Localisation : Argentine, province de Mendoza

Coordonnées : 36,40° S
                        69,00° O

Altitude maximale : 3838 m au sommet du Payún Liso

Photographie Lionel Ruhier - mars 2011

Paysage amblématique de la Payunia, on y distingue une étendue sombre de lapillis parsemée de bombes volcaniques. Au fond se trouve le Payún Liso, sommet le plus élevé de cette zone.

Autres images disponibles sur ce lien.

Accessibilité : Cette zone volcanique constitue une réserve provinciale et situe au sud de la ville de Malargüe, à environ 150 km. Même si aucun texte officiel ne semble l'indiquer, il est recommandé de louer les services d'un guide pour parcourir la région avec son véhicule personnel (véhicule haut  de préférence). Vous pouvez également vous inscrire dans un tour organisé. Le tour dure une journée entière et coute 300 pesos (tarif 2011). Toutes les agences semblent proposer un tour identique à quelques nuances près. Nous avons pour notre part loué les services de l'agence Amulen et avons bénéficié d'un très bon service (http://amulenturismo.com.ar).

Descriptions générales

La Payunia, également appelée Payenia, est une bien particulière zone volcanique située au sud du département de Mendoza, en Argentine, à proximité de la ville de Malargüe.

Cette grande province volcanique, essentiellement basaltique, s'étend sur près de 40 000 km² et présente l'une des plus grande concentration de cônes volcaniques au monde (les images satellites sont spectaculaires). Ce sont en effet près de 800 volcans dont la majorité monogéniques qui jalonnent les plaines et les pentes entourant des complexes volcaniques plus imposants. L'énorme quantité de laves émises recouvrent une grande région de l'avant pays andin jusqu'aux pieds de la cordillère.

Le nom de Payunia, (ou Payenia), a été donné pour la première fois en 1954 par le géologue Jorge  Polanski qui fut le premier scientifique à étudier en détail cette étrange région aride où les volcans se succèdent à perte de vue dans des décors noirs, rouges et or rappelant les couleurs du centre de l'Islande.

La Payunia est une région méconnue du grand public qu'il soit étranger ou même argentin. Il est même probable qu'elle soit peu connue de beaucoup de vulcanologues bien que ses paysages et sa formation soient uniques en Amérique du Sud. Cela est sans doute dû au manque d'images et d'attrait de cette région reculée de l'Argentine (peut être jalousement gardée par l'industrie du pétrole qui y exploite de nombreux gisements?).
Bien que les premières traces de volcanisme dans la région remontent à la fin du Miocène (Bermudez, 1991), l'histoire de la Payunia s'est essentiellement inscrite au quaternaire avec l'émission de plus de 8000 km3 de laves au cours des deux derniers Ma.

Les visites organisées se concentrent sur une zone proche des volcans Payun Matru et Payun Liso située au sud de Malargüe car les paysages y sont les plus spectaculaires. Cependant, d'un point de vue géologique, cette région est beaucoup plus vaste qu'il n'y parait puisqu'on lui associe des traces de volcanisme sur une distance de plus de 450 km du nord au sud et de 250 km d'ouest en est.  Les différentes caractéristiques observées sur le plan volcanique ont décidé les scientifiques à diviser la Payunia en trois segments de superficie à peu près similaires :

  - La partie nord est représentée par un ensemble de petits champs volcaniques monogéniques de composition basaltique. 10% environ des volcans de la Payunia sont concentrés sur cette zone dont les traces de volcanisme les plus septentrionales ont été observées près du lieu historique Manzano Histórico. Les études de datation récentes effectuées par différents géologues (dont principalement celles de Folguera et al., en 2008 et 2009) ont permis d'identifier avec grande précision les âges de ces formations. Il en ressort que le volcanisme dans cette partie nord semble s'étaler entre 2 Ma et seulement 5000 ans avec un paroxysme atteint entre 1 Ma et 400 000 ans.

   - La partie centrale a concentré la plus importante activité volcanique de la Payunia. Cette activité s’est articulée essentiellement autour de trois champs volcaniques dans les secteurs du Cerro Nevado, du Llancanelo et du Payún Matrú.

Le champ volcanique du Cerro Nevado englobe plusieurs cônes monogéniques et un stratovolcan majeur, le Cerro Nevado (3980m). L’ensemble de ces volcans reposent sur une plateforme basaltique datant du début du Pleistocène (1.83 à 1.71 Ma). Si les cônes monogéniques sont généralement de composition basaltique, le Cerro Nevado est caractérisé par la présence de coulées, lapillis et brèches de composition andésitique (Bermudez, 1991) bien que l’on se situe à plus de 500 kilomètres de la zone de subduction (cette caractéristique sera approfondie plus en détail plus bas dans le texte). La période d’activité du Cerro nevedo est estimée entre 1,324 Ma et 1.320 Ma (Quidelleur et al., 2009), ce qui indique une éruption rapide. La majorité des nombreux autres cônes monogéniques semblent datés entre 1Ma et 800 000 ans.

Le champ volcanique Llancanello est caractérisé par une série très dense de volcans monogéniques montrant fréquemment des caractéristiques phréatomagmatiques liées à une interaction possible entre le magma ascendant et l’aquifère du lac Llancanello qui était nettement plus étendu à l’époque que maintenant (Violante et al., 2010). Les âges de ces évènements volcaniques ne semble pas encore avoir été datés mais il se pourrait qu’ils soient très récents (-10 000 ans), voire historiques (Risso et al., 2008).

Le champ volcanique du Payún Matrú concentre à lui seul la plus importante activité volcanique de la Payunia. Les scientifiques estiment que plus de la moitié des laves émises dans cette région se situent dans ce secteur. On y recense également les plus grandes coulées basaltiques (181 km !), la plus grande densité de volcans ou bien les éruptions les plus volumineuses. Ce secteur est dominé à la fois par la base impressionnante du Payún Matrú coiffé de sa caldeira (fin Pléistocène) et par l’élégante silhouette du Payún Liso, point culminant de la région avec ses 3838m. L’ensemble des nombreux volcans présents se sont édifiés sur un large plateau basaltique daté d’environ 1.7 Ma (Quidelleur et al., 2009) composé de successions de coulées de laves de plusieurs dizaines de kilomètres de long orientées à l’est. L’activité de ce champ volcanique a été datée majoritairement entre 290 000 et 7 000 ans.
La description plus en détail du volcan Payún Matrú fera l’objet d’un article annexe.

   - La partie sud englobe deux champs volcaniques basaltiques situés autour des volcans Aura Mahuida et Tromen en plus de nombreux autres petits volcans toujours basaltiques.
Le champ volcanique Aura Mahuida (2253m) possède un âge mesuré entre 2Ma et 800 000 ans et des roches typiques de bassins d’arrière arc continentaux.
Le champ volcanique Tromen se présente sous la forme d’un plateau basaltique datant de 1,8 à 1,6 Ma (Folguera et al., 2008) sur lequel sont disposés plusieurs petits volcans monogéniques et entourant le volcan Tromen dont la période d’activité sembl s’être étalée entre 2,7 Ma et 40 000 ans.

L’origine de la Payunia

L’évolution de la région de la Payunia a pendant longtemps été méconnue par manque de données scientifiques rigoureuses. Cependant, grâce aux nombreuses études récentes, les datations des différents secteurs ont pu être affinées et des mécanismes responsables de la formation de cette zone ont été avancés. L’histoire actuellement proposée de cette zone est la suivante :

L’origine du volcanisme à la fin du Miocène (7Ma) semblerait être liée au brusque élargissement vers l’est d’un magmatisme initié lors de la formation des Andes et qui était depuis lors contenu plusieurs dizaines de kilomètres plus à l’ouest. Bermudez, en 1991, a mis en évidence qu’à la fin du miocène l’arc magmatique dans la zone de Malargüe possédait une amplitude est-ouest supérieure à 200 km. Selon Ramos et Kay (2006) ce phénomène pourrait être corrélé avec un redressement du plan de Wadati-Benioff de la plaque Nazca subductée, entraînant un élargissement de la zone d’hydratation du manteau par rapport à l’axe de la subduction. Cet épisode est à l’origine de l’émission de laves au nord-ouest de la Payunia à la fin du miocène, majoritairement des andésites et rhyodacites riches en hornblende que l’on retrouve dans le secteur du champ volcanique du Cerro Plateado (Bermudez,1991) ainsi que de laves de compositions typiques d’un volcanisme d’arc au sud de la Payunia dans la Sierra de Chachahuén datées entre 7,2 et 4,8 Ma (Kay, 2001, Kay et al., 2006). Cet épisode n’est pas à proprement parler responsable de la formation des grands plateaux basaltiques caractérisant la Payunia mais a favorisé la création et l’élévation (uplift) d’un bloc appelé « bloc San Rafael » par la mise en place de deux chevauchements majeurs d’axe nord-sud situés au niveau de Malagüe et de San Rafael. Cette action a permis une fragilisation et un amincissement de la croûte continentale associés à la mise en place des premières phases de volcanisme. L’existence de ce bloc est notamment très visible dans la topographie lorsque l’on quitte la ville de San Rafael en direction de Malargüe.

Ce bloc « uplifté » s’est ensuite écroulé et fracturé à partir de la fin du Pliocène en relation avec une période d’extension de la zone. (Il convient de noter que les fractures, sous la forme de nombreuses failles normales, avaient déjà été observées et étudiées en 1963 par Polanski). Cette phase a permis la mise en place rapide de largee plateaux basaltiques dont les premières traces remontent approximativement à 2 Ma au niveau du champ volcanique Auca Mahuida et du plateau du volcan Tromen avant de gagner l’ensemble de la région à partir de 1,8 Ma. L'édification des nombreux volcans sur ces plateaux est liée à la poursuite de l'extension de la zone. On remarquera qu'un volcanisme important est daté entre 1 Ma et 500 000 ans, ce qui pourrait correspondre à une augmentation des forces en distension.

Les modélisations réalisées en 1990 par Stern et al. avaient suggérées une interaction entre une source asthénosphérique très chaude et des éléments volatiles provenant d’une plaque océanique pour expliquer la composition des basaltes de la Payunia. Ces observation géochimiques couplées à différentes études géophysiques (Bohm et al., 2002, Gilbert et al., 2006…) ont été reprises en 2006 par Kay et al. qui a proposé le modèle actuellement admis mettant en place la remontée d’un matériel asthénosphérique très chaud sous la forme d’une « plume » à la faveur d’un fléchissement de la pente de la plaque subductée. Ce modèle permet d’expliquer à la fois la composition des basaltes produits, les anomalies thermiques observées sous la Payunia, le fractionnement rapide du bloc San Rafael et bien entendu l’immense quantité de laves émises.

En outre, les dernières études indiquent que le panache ascendant de matériel asthénosphérique se situe actuellement sous la zone du Payún Matrú. Ceci explique pourquoi ce secteur concentre la plus importante activité en terme de volumes de laves émises au cours des 200 000 dernières années et jusqu’à une période historique. De part le contexte géologique et la relative jeunesse de cette région il est  fort probable que de nouvelles éruptions viendront encore dans le futur modifier les paysages de la Payunia.

Une grande partie de cet article est tirée d’une étude publiée en 2010 par Victor A. Ramos et Andrés Folguera : Payenia volcanic province in the Southern Andes: An appraisal of an exceptional Quaternary tectonic setting.