Volcanospéléologie en Islande

Abstract

Après une mise en perspective historique nous présentons un rapide état des connaissances en matière de tunnels de lave et de spéléothèmes volcaniques (lavacicles). Nous jetons les bases de la contribution de la volcanospéléologie aux géosciences. Enfin, nous présentons une dizaine de tunnels de lave islandais remarquables avant de conclure sur le développement de la volcanospéléologie et l’intérêt croissant suscité par les zones volcaniques et géothermales auprès des voyageurs, spéléologues et explorateurs.

Full text

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UN THÈME, QUATRE REGARDS Transparences
Jean-François Fabriol
Aven des Tendelles (Aveyron)
Rémi Flament
Aven Esquirolle (Aveyron)
Philippe Crochet
Martinska Jama (Slovénie)
Michel Renda
Toca da Boa Vista (Brésil)
SPEL 146 Couverture.indd 2 10/07/2017 12:50

Grotte de l’Ours (massif de la Pierre Saint-
Martin, commune d’Isaba - Espagne).
Photographie d’Alain Bressan.
Assistants : Véronique Doyen, Régis
Lejeune, Joël Danflous et Maxime Médal.
Spelunca et le projet fédéral.
Dans la revue fédérale Spelunca, certains
cherchent des récits d’explorations, d’autres
des reportages photographiques, des tests de
matériels, des retours sur événements, d’autres
encore des informations sur la vie fédérale,
nationale, régionale, ou départementale…
Et vous, êtes-vous là pour vous informer, ou
pour rêver ?
Nous ne pouvons qu’espérer que ce soit un peu
des deux, que vous trouviez pleinement votre
compte en vous plongeant dans ce fascicule.
Spelunca est à chaque fois soigneusement
concocté par une équipe, fidèle à la tâche,
jonglant avec de nombreuses contraintes,
mettant en valeur vos articles, pour le plaisir
des lecteurs et la promotion des activités et des
valeurs de la FFS.
Certains d’entre vous participent concrètement
au contenu de cette revue aujourd’hui. Mais les
auteurs peuvent être encore plus nombreux.
N’hésitez pas à soumettre à la rédaction des
propositions d’articles ou à lui demander quels
sujets intéressants sont malgré tout en souf-
france d’auteurs. Je ne crois pas me tromper
en disant que cet exercice intéresse certains
d’entre vous.
Les lecteurs aussi doivent être plus nombreux :
il est désormais très facile de s’abonner en
quelques clics depuis son espace personnel sur
https://avens.ffspeleo.fr/
Spelunca fédère, c’est son orientation princi-
pale. Notre revue fait partie intégrante de la
fédération et de son projet fédéral. Elle conti-
nuera à s’adapter pour répondre à vos attentes.
Le nouveau projet fédéral a été adopté par
l’assemblée générale qui s’est réunie lors du
congrès national de la FFS à Nantua. Vous le
trouverez dans les pages de ce numéro. La
suite du projet est un travail qui sera mené par
les CSR et CDS an de le décliner localement
en s’appuyant sur des propositions d’actions
formulées par le conseil d’administration.
Le développement y prédomine.
J’espère que vous profiterez des nouvelles
orientations et des actions en découlant,
j’espère que vous y participerez chacun selon
vos possibilités et disponibilités, j’espère que
comme Spelunca, il sera bien plus qu’un projet,
il sera pleinement celui de tous.
Je terminerai en remerciant le CDS de l’Ain et
toutes les personnes qui ont participé à l’orga-
nisation du dernier congrès national à Nantua,
congrès qui a réuni un millier de personnes
sur trois jours. Un programme bien dense, des
animations, réunions et échanges divers, ont
permis de faire de cet événement un temps fort
de notre fédération avec notamment les 30 ans
de l’EFC et les 40 ans du SSF.
Bon été, bonnes explorations, et belles
classiques.
Gaël KANEKO
Président de la Fédération française de spéléologie
Échos des profondeurs France ............................................................... 2
Échos des profondeurs étranger ......................................................... 4
Du Delta au Berger ? ................................................................................................. 5
David PARROT, Pierre LEFEBVRE et Vincent FRANZI
La grotte de la Fuie (Charente) ............................................................ 9
Danielle DOUCET et Gérard FERSING
Volcanospéléologie en Islande .............................................................. 17
Michel DETAY, Éric GILLI, Paul GILLI et Björn HRÓARSSON
Encore plus profond à Port Miou : –233 ................................ 27
Xavier MÉNISCUS
Projet fédéral 2017-2021 .............................................................................. 30
Portfolio Kasia Biernacka .............................................................................. 32
Une galerie « critique photo » ................................................................... 36
La bilharziose ou schistosomiase ..................................................... 38
Jean-Noël DUBOIS
Une histoire des laboratoires souterrains
de biospéléologie ......................................................................................................... 41
Ruben CENTELLES BASCUAS
Les flashs Godox - Que la puissance
vous accompagne ........................................................................................................ 45
Philippe CROCHET
Découvrir le Web libre .......................................................................................... 50
Frédéric URIEN, Florian RIVES, Bernard THOMACHOT,
Dominique ROS, Benjamin SOUFFLET et Didier BORG
Explo ? Vous avez dit explo ? ..................................................................... 53
Véronique DOYEN, Sandrine LE LAY et Jacques SANNA
Le coin des livres .......................................................................................................... 56
Bruits de fond ..................................................................................................................... 57
Imprimé en France.
L’encre utilisée est à base d’huile
végétale. L’imprimerie adopte une
démarche environnementale progressiste
validée par la certification Imprim’vert.
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ECHOS FRANCE ETRANGER SPEL 146 .indd 1 13/07/2017 14:08

Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
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Après une mise en perspective
historique, nous présentons
un rapide état des connaissances
en matière de tunnels de lave
et de spéléothèmes volcaniques
(lavacicles). Nous jetons les
bases de la contribution de
la volcanospéléologie aux
géosciences. Enfin, nous
présentons une dizaine de
tunnels de lave islandais
remarquables avant de conclure
sur le développement de la
volcanospéléologie et l’intérêt
croissant suscité par les zones
volcaniques et géothermales auprès
des voyageurs, spéléologues et
explorateurs.
L’Islande
Située au nord de l’océan
Atlantique entre le Groenland et la
Norvège, l’Islande a une superficie
de 103 000 km2 et une population
d’environ 331 000 habitants. Ses pay-
sages volcaniques, une nature vierge
et préservée ainsi que la faible densité
de sa population, font de l’Islande un
pays très attractif pour les naturalistes.
La dorsale médio-atlantique
émerge en Islande grâce à l’existence
d’un point chaud. L’Islande héberge de
nombreux volcans actifs, dont l’Eyjafjöll
qui est entré en éruption le 15 avril
2010, perturbant le trafic aérien
européen durant plusieurs jours. La
dernière éruption importante (1,5 mil-
lion de m3) est celle du système
volcanique du Bárðarbunga-Veiðivötn
(2014-2015). L’Islande compte aussi
nombre de volcans éteints tels que le
Sneffels (Snæfellsjökull). C’est ici que
Jules Verne plaça l’entrée du tunnel
de lave permettant au professeur Otto
Lidenbrock d’entamer son Voyage au
centre de la Terre, dont la lecture a
suscité de nombreuses vocations de
spéléologues.
Hormis ce haut lieu de la spéléo-
logie romancée, l’Islande comporte
de nombreuses cavités naturelles vol-
caniques. Compte tenu de sa haute
latitude, on y trouve aussi des glaciers
au sein desquels les fumerolles ont
pu creuser des grottes de glace. Dans
ce contexte naturel riche, et bien que
peu connue, la spéléologie islandaise
est active.
Volcanospéléologie
en Islande
Michel DETAY
1, Éric GILLI
2,
Paul GILLI
3 et Björn HRÓARSSON
4
Entrée du tunnel de Búri riche en stalactites et stalagmites de glace (hiver 2009). Éric Gilli donne l’échelle. Cliché Michel Detay.
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Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
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Perspective historique
Les premières références aux tunnels
de lave islandais apparaissent dans les
Sagas dès le XIII
e
siècle. Cependant, la
prise de conscience de l’intérêt des tunnels
de lave n’a réellement eu lieu que depuis
une trentaine d’années. Leur exploration et
leur étude scientifique sont très récentes.
Les tunnels de lave islandais
dans l’histoire
Les premières traces écrites faisant
référence aux tunnels de lave islandais
se retrouvent dans les sagas (XIII
e
au
XV
e
siècle). La célèbre grotte de Surtshellir,
par exemple, se retrouve dans la Völuspá
(les Prédictions de la voyante), poème
cosmogonique et eschatologique de la
mythologie scandinave appartenant aux
Eddas, datée du début du XIII
e
siècle.
C’est Surtur, lui-même, prince noir du feu
de la mythologie scandinave (équivalent
de Vulcain), qui a donné son nom au
tunnel de lave emblématique islandais de
Surtshellir. À l’époque, ce monde souter-
rain hébergeait les « géants de feu » qui
régnaient sur l’Islande. Surtshellir figure
également dans d’autres sagas où elle
sert de repaire à divers bandits bannis
de la société islandaise. Parmi les plus
connues, l’histoire d’un hors-la-loi qui a
réussi à traverser toute la grotte dans
l’obscurité absolue pour en ressortir les
pieds couverts d’or. Or qui lui permit de
racheter sa liberté et de retrouver sa place
dans la société. Toutes ces histoires et
récits fantastiques font partie du folklore
islandais avec les trolls et les elfes qui, eux
aussi, affectionnent les lieux souterrains
et restent bien vivaces dans les mythes
et croyances islandaises.
Naissance de la
volcanospéléologie islandaise
La recherche et l’exploration des tun-
nels de lave islandais sont longtemps
restées une curiosité naturaliste ou tou-
ristique. Une dizaine de grottes étaient
connues dans le pays sans qu’aucun
recensement systématique n’ait été entre-
pris. Il faudra attendre les expéditions
menées par les Anglais pour qu’une prise
de conscience opère. Entre 1971 et 2006
plusieurs événements seront déterminants
dans la structuration de la volcano-
spéléologie islandaise. Tout d’abord, le
« Shepton Mallet Caving Club » (SMCC) a
démarré ses explorations en Islande en
1971 avec l’étude de Raufarhólshellir. En
1989, l’Icelandic Speleological Society
(ISS) a été fondée. En 1993, à l’occasion
du congrès de Pékin, le groupe de travail
dédié aux grottes volcaniques de l’Union
internationale de spéléologie devait don-
ner naissance à la « Vulcanospéléologie »
qui devenait ainsi une discipline à part
entière. Enfin, le Xe symposium de vulca-
nospéléologie s’est tenu en Islande en
septembre 2002. Tous ces évènements
ont concouru à l’émergence puis à la
professionnalisation de la discipline.
En Islande, les premières études
sérieuses proviennent des travaux du
SMCC. Ses équipes se sont focalisées
sur les épanchements de lave post-gla-
ciaires. Le SMCC a notamment participé à
la « Laki Underground Expedition » dirigée
par Chris Wood en 2000, en coopération
avec l’Université de Bournemouth ainsi que
les diverses expéditions dans le Laki, la
péninsule de Reykjanes et l’Ódáðahraun (le
Désert du crime) de 2001 à 2005. Toutes
ces expéditions sont bien documentées
et ont fait l’objet de rapports et de publi-
cations spéléologiques et scientifiques
significatives (Wood C. et al., 2002).
Aujourd’hui, on connaît plus de
500 tunnels de lave en Islande bien que,
très certainement, beaucoup soient encore
à découvrir. L’ensemble des données
concernant les tunnels de lave islandais
a été compilé dans l’ouvrage de réfé-
rence íslenskir Hellar réalisé par Björn
Hróarsson (2006). Ce même auteur a
publié un guide des tunnels de lave islan-
dais qui donne les coordonnées GPS des
tunnels de lave ainsi que la plupart des
cartes et relevés (Hróarsson B., 2008).
Malgré le fait que cet ouvrage ne soit pas
encore traduit, il n’en demeure pas moins
le compagnon indispensable de toute
personne désirant découvrir les tunnels
de lave islandais.
Représentation de Surtshellir dans un livre anonyme (Natural phenomenon) publié à Londres en 1849.
Surtshellir est le premier tunnel de lave à avoir été cartographié.
Dépôts de gypse et développements d’extrêmophiles sur une
stalagmite de lave du tunnel d’Arnahellir. Cliché Michel Detay.
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Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
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Notion de tunnel de lave
Les tunnels de lave se forment à l’oc-
casion d’éruptions volcaniques effusives
alors qu’une lave généralement basaltique
(pahoehoe ou aa – pauvre en silice), très
chaude (1 100 à 1 200 °C) et très fluide,
s’épanche à des vitesses généralement
élevées (15 à 50 km/h). La lave coule
en profitant de la topographie et envahit
progressivement l’espace, entraînée par
son propre poids et par l’appel du vide.
Très rapidement la coulée commence à se
solidifier en surface et sur les bords, for-
mant une carapace au sein de laquelle de
véritables rivières de lave en fusion conti-
nuent à s’écouler. Ces rivières souterraines
peuvent s’organiser en réseaux de com-
plexité croissante (monotube, confluent,
anastomosé, multi-étages en 3D) en fonc-
tion de leur distance par rapport au point
d’émission. Alors que l’éruption prend fin,
la lave émise continue de s’écouler au
sein de ces drains naturels créant derrière
elle un vaste réseau de cavités longues et
souvent profondes – certaines pouvant se
trouver jusqu’à cinquante mètres sous la
surface de la coulée. Les réseaux peuvent
être complexes et polyphasés lorsque
les mêmes tunnels canalisent le flux de
lave de plusieurs éruptions successives.
Parfois des tunnels latéraux peuvent se
former provenant de phénomènes de
rétro-drainage dans le tube principal. Plus
la lave se trouve éloignée de son point
d’émission, plus sa viscosité augmente
par refroidissement et perte des éléments
volatils. Elle finit par se solidifier et obturer
le tunnel. Les tunnels seront plus tard
visitables, quand la lave aura refroidi, si
tant est qu’un accès à l’air libre soit créé
à l’occasion d’un effondrement du toit du
tunnel (« skylight », lucarne) ou encore lors
de travaux de terrassement.
Les tunnels peuvent véhiculer la lave
sur des distances importantes. Des modé-
lisations informatiques laissent entendre
que des tunnels de 500 km d’extension
pourraient exister sur la Terre, la Lune,
Mars et Vénus (Blair et al., 2017).
Sur Terre, les plus célèbres se situent
aux États-Unis et plus particulièrement
à Hawaii qui abrite le plus long tunnel
monotube connu : le tunnel de Kazumura
qui a été exploré sur 65,5 km de long et
1 102 m de dénivelé (voir tableau 1). Le
système de tunnels de laves d’Undara
en Australie a été exploré sur 160 km
de longueur. En Islande, les tunnels de
lave de Surtshellir-Stefánshellir (la grotte
du Feu géant, 3 500 m de long), Íshellir
(500 m de long) et Víðgelmir sont les plus
connus. Ce dernier est l’un des trente plus
grands tunnels de lave du monde, avec un
volume de 148 000 mètres cubes pour
une longueur de 1 585 m et un diamètre
pouvant atteindre 27 m. Protégé et fermé,
il ne peut être visité qu’avec un guide.
Jusqu’au XIXe siècle, Surtshellir était un
des seuls tunnels de lave connus.
Fréquence d’occurrence
Contrairement à une idée reçue, les
tunnels de lave ne sont pas des objets
rares. Ils concernent principalement les
basaltes qui couvrent des surfaces considé-
rables sur Terre, surfaces bien supérieures
à toute autre roche (en incluant les fonds
océaniques). En France, un exemple est
connu dans le Velay à Monistrol-d’Allier
(G
uillon
, 2013), mais les plus importants
sont en France d’outre-mer. Ceux de l’île
de la Réunion sont les plus connus (Gilli,
1983 ; D
uflos
et al., 1985 ; a
udra
, 1994)
mais il en existe aussi à Tahiti et certaine-
ment à Mayotte et aux Antilles.
Parmi les 200 volcans qui ont été
actifs en Islande durant les derniers
10 000 ans (Holocène), on considère que
la moitié possède des tunnels de lave. Sur
Terre, les tunnels de lave se forment pré-
férentiellement dans des environnements
de points chauds et de provinces tholéii-
tiques caractérisés par des laves fluides
(pauvres en silice). Parmi les très grands
épanchements basaltiques, les trapps du
Deccan, de Sibérie, d’Éthiopie, les pla-
teaux basaltiques brésiliens, de l’Etendeka
(Namibie), des Kerguelen (TAAF), du Karoo,
de la rivière Columbia aux États-Unis, sont
autant d’épanchements basaltiques sus-
ceptibles d’héberger des tunnels de lave.
La surface occupée par ces épanchements
varie entre des valeurs de 200 000 km²
(Karoo) à 1,5 million de km² (Sibérie),
Coulée exceptionnelle multicolore du tunnel de lave de Ferlir. Cliché Michel Detay.
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Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
20
leur épaisseur oscillant entre 2 000 m
(Deccan) et 12 000 m (lac Supérieur).
Par ailleurs, des coulées basaltiques de
110 km d’extension ont été identifiées sur
les fonds océaniques à plus de 1 500 m
de profondeur. Il est fort probable que
l’importance de leur extension soit direc-
tement liée à la présence de tunnels de
lave. Parmi les 1 500 volcans actifs pen-
dant l’Holocène, environ 50 % d’entre
eux sont susceptibles d’héberger des
tunnels de lave.
Les tunnels de lave les plus connus se
trouvent principalement dans les pays sui-
vants : États-Unis et notamment à Hawaii,
Australie, Espagne (îles Canaries), France
(île de la Réunion), Corée, Italie, Jordanie,
Chili, Chine, Équateur, Éthiopie, Argentine,
Kenya, Mexique, Portugal, Rwanda,
Ouganda, Zaïre, îles Samoa, Comores,
Arabie Saoudite, Bulgarie et Islande. On
trouve également des tunnels de lave sur
d’autres planètes et satellites du système
solaire : la Lune, Io, Mars, Vénus, Mercure,
Titan (cryovolcanisme)…
Géomorphologie
Les tunnels de lave montrent des
formes différentes des cavités karstiques
du fait de leur genèse.
Contrairement aux grottes formées
dans les environnements calcaires, qui
sont en perpétuelle évolution, les tun-
nels de lave se forment au cours d’une
éruption et évoluent peu dès que la lave
s’est refroidie. De même que l’on observe
dans les grottes calcaires des stalactites
et des stalagmites, on trouve dans les
tunnels de lave des spéléothèmes connus
sous le terme de lavacicles. Ils se créent
en fin de cycle éruptif, lorsque le tunnel
se vide et qu’il y circule des gaz à très
haute température qui fondent la roche.
Ils peuvent se présenter sous différents
aspects : en forme de tube, de dents
de requin ou d’hélictite. Chaque tunnel,
voire chaque portion de tunnel, peut avoir
des spéléothèmes aux caractéristiques
légèrement différentes (nature, abon-
dance, composition des phénocristaux,
présence de verres intercalaires, etc.) car
les conditions de mise en place (tempéra-
ture, viscosité, composition minéralogique
résiduelle, etc.) auront été différentes.
Les stalactites tubulaires – elles sont
les plus fréquentes – se sont formées
après que la lave a cessé de couler. Les
mécanismes géochimiques responsables
de leur formation (fusion partielle, cristal-
lisation fractionnée, extrusion, chaleur
latente de cristallisation, distribution de
la taille des cristaux…) ont été étudiés.
Tunnel de lave de Víðgelmir dans l’Hallmundarhraun. Cliché Þröstur Jónsson.
Tableau 1 : Les plus longs tunnels de lave monotubes connus, d’après Bob Gulden (2017).
Nom Pays État
Longueur
(m)
Dénivelé
(m)
1 Kazumura Cave USA Hawaii 65 500 1101,5
2Kipuka Kanohina (Kula Kai
Caverns) USA Hawaii 46 188 232,3
3 Hualalai Ranch Cave USA Hawaii 27 785 441,7
4Emesine Cave (1881 System) USA Hawaii 20 744 436,8
5 Delissea Cave System USA Hawaii 19 700 595
6Cueva del Viento-cueva del
Sobrado Espagne Îles
Canaries 17 032 560
7Pahoa Cave(s) USA Hawaii 16 000 350,5
8 Bilemot Kul Corée
du sud Île de Cheju 11 749 245
9 Hue Hue Cave USA Hawaii 10 800 494,7
10 Leviathan (longest segment) Kenya ChyuluHills 9 152 408
11 Man Jan Kul Corée Île de Cheju 8 927 120
12 Keala Cave USA Hawaii 8 707 185,9
13 Ferrocarril-Mina Inferior Mexique Morelos 6 538 72
14 Roiho Cave System Chili Easter Island 6 500
15 Pueo Cave USA Hawaii 6 450 102,7
16 Cueva de Don Justo Espagne Îles Canaries 6 315 143
17 Cueva de los Verdes Espagne Îles
Canaries 6 100
18 Lama Lua System USA Hawaii 5 547 188,1
19 Gruta das Torres Pico Portugal Açores 5 439
20 Iglesia-Mina Superior Mexique Morelos 5 276 60
21 Laufbalavatn Islande 5 012
22 Surtshellir-Stephanshellir et
Hulduhellir Islande 5 000
23 Catacomb Cave USA Hawaii 4 986 55,8
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Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
21
Pour simplifier, on peut considérer que ces
lavacicles proviennent d’une extrusion en
goutte-à-goutte d’un magma partiellement
cristallisé qui subit une baisse de tempé-
rature (passant de 1 070 °C à 1 000 °C)
(a
llred
et A
llred
, 1998 a-b). Elles ont des
compositions minéralogiques légèrement
différentes de celles du magma qui leur a
donné naissance (Corsaro et al., 2005).
Les « runners », qui ressemblent à de
petites éclaboussures, sont en réalité de
même nature que les formes tubulaires.
Elles se sont formées sur la surface du tun-
nel lors du dégazage de la lave. Les « dents
de requin » sont des formes assez com-
munes, qui apparaissent généralement
en grand nombre. Elles sont constituées
par la lave tombant du sommet des tun-
nels lorsque celui-ci se refroidit. Enfin, les
hélictites ont des formes excentriques
évoquant celles des excentriques des
grottes calcaires. Elles se forment dans un
environnement de gaz à haute température
et de vents violents.
Figure 1 : représentation schématique des
principales unités géomorphologiques et
spéléothèmes d’un tunnel de lave islandais
(d’après Kempe S., 2013, modifié).
(1) Toit primaire composé de quatre couches de
lave successives.
(2) Point le plus haut du tunnel où le flux de lave a
été drainé par le canal principal.
(3) Retrodrainage érosif où la chute de lave a créé
un canyon et un lac de lave éphémère.
(4) Effondrement du toit primaire (hot puka) et
formation d’une seconde surface de refroidissement
qui formera à terme un second toit (5).
(6) Sous le toit secondaire, l’érosion lavique
continue et forme une nouvelle chute de lave qui
érode en profondeur le mur du tunnel.
(7) Des figures de rétrécissement indiquent le point
d’impact des chutes de lave.
(8) Quand de l’eau pénètre dans le tunnel refroidi
mais encore chaud des explosions phréatiques
peuvent avoir lieu. Elles laisseront des signatures
caractéristiques.
(9) Des débordements se produisent depuis
le niveau inférieur. Ils renforcent ainsi le toit
secondaire. Ils s’infiltrent et s’extrudent vers
le tunnel supérieur formant des structures de
débordement.
(10) Des blocs tombés du toit ou arrachés aux
murs voire au plancher sont transportés par la lave,
érodés et scellés entre eux. Ils peuvent bloquer
partiellement ou totalement le tunnel.
(11) Le toit encore chaud peut extruder des
mélanges résiduels de lave qui vont former des
spéléothèmes : de type stalagmites-stalactites,
gouttes, écoulements voire des excentriques ou des
queues-de-cochon avec les circulations d’air chaud.
(12) En fin d’épisode éruptif, le flux va diminuer
pour ne plus intéresser que les niveaux les plus
bas et se détacher progressivement du toit. C’est
à ce moment que les principaux spéleothèmes se
forment.
(13) Le lac de lave se durcit avec des laves cordées en
surface et éventuellement des colonnes irrégulières.
(14) Après que le tunnel s’est refroidi, un nouvel
épisode éruptif va amener une lave fraîche à
remplir partiellement la lucarne précédente. De
grands rideaux et des stalactites sont susceptibles
de se former.
(15) Le toit s’effondre (cold puka), et forme une
lucarne qui permettra d’explorer le tunnel quand il
sera refroidi.
Tunnel de lave de Búri.
Vu du bas de la fosse
terminale de 17 m.
Cliché Michel Detay.
SPELUNCA 146 (2e trimestre 2017).indb 21 10/07/2017 12:47

Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
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Études et perspectives
L’étude des tunnels de lave reste une
discipline très récente qui a, pour l’instant,
peu contribué aux sciences de l’environne-
ment mais qui intéresse la planétologie.
En effet, les expressions géomorpho-
logiques liées à la présence de tunnels
de lave (effondrements, lucarnes, ponts
naturels, pseudo-dolines, pseudo-karst…)
sont autant d’éléments d’observation
superficielle qui renseignent sur la nature
volcanique du sous-sol. Avant la conquête
spatiale, les observations astronomiques
étaient la seule façon d’appréhender la
nature des sous-sols extraterrestres.
L’observation des tunnels de lave sur la
Lune a ainsi permis de comprendre, très
vite et très tôt, la nature géologique des
terrains dans lesquels ils apparaissaient.
Plus récemment, et toujours dans le cadre
de la conquête spatiale, les tunnels de lave
ont été considérés comme de potentiels
abris pour les cosmonautes dans l’éta-
blissement de bases sur la Lune ou sur
Mars. Le cosmonaute nous ramenant ainsi
au statut de futur homme des cavernes.
L’étude des biotopes qui se sont
développés dans les tunnels de lave
constitue une discipline à part entière, la
géoécologie, branche de la biologie et de
l’exobiologie. Les extrêmophiles qu’on y
rencontre pourraient bien représenter
des formes de vie présentes sur d’autres
planètes voire dans l’univers et contribuer
à la compréhension de l’émergence de la
vie sur Terre. L’enduit caractéristique des
tunnels de lave, comparable à un vernis,
a été étudié dans certains sites et a mis
en évidence des populations de bactéries
exotiques. Protégés des radiations, les
tunnels de lave extraterrestres pourraient
donc former des biotopes favorables.
Sur Terre, les tunnels de lave sont
étudiés en volcanologie. Ils permettent
l’accès à l’intérieur des coulées et aident
ainsi à les cartographier et à les dater. Des
observations in situ de mise en place, en
temps réel, de tunnels de lave, notamment
à Hawaii pendant l’éruption du Mauna Ulu
en 1969-1974, ont permis de compléter
les observations réalisées au cœur de
tunnels « refroidis ». Elles ont aussi aidé
à mieux comprendre la dynamique et
les modes de mise en place des coulées
basaltiques fluides (pauvre en silice).
Une minéralogie originale
Des dépôts minéralogiques se forment
à différentes phases de l’évolution du
tunnel de lave. De nombreux phénomènes
se succèdent : circulation de gaz à haute
température, dégazage, oxydation à l’air,
circulation d’eau et activité biologique
notamment. En Islande, certains dépôts
ont été étudiés, sur l’île de Surtsey, mettant
en évidence des sulfures, de la thénar-
dite, de la galeite, de la mirabilite et de
l’aphthitalite. Certains de ces minéraux
étant découverts pour la première fois
en Islande : glaubérite, kaïnite, loeweite,
kiéserite, bloedite, carnallite, et ralsto-
nite notamment. Les minéraux les plus
fréquents étant la halite, la thénardite
et le gypse. Il est certain que les études
minéralogiques n’en sont qu’à un stade
embryonnaire et que leur poursuite permet-
trait de découvrir de nouvelles occurrences
de minéraux exotiques dans les tunnels
de lave.
Risques
Comme toute grotte, ils peuvent
constituer des abris et certains tunnels
hawaiiens, de Micronésie ou des îles
Marshall ont été utilisés à cet effet durant
la guerre du Pacifique.
Toutes les cavités naturelles ou
artificielles posent des problèmes
d’aménagement. Ainsi à Hawaii, des
bulldozers sont tombés sous leur propre
poids dans des tunnels de lave lors de
travaux de terrassement. Certaines routes
de la Réunion se voient déformées par
l’existence de tunnels sous-jacents. En
Islande, Raufarhólshellir passe sous la
route 39 et il est toujours impressionnant
de voir d’énormes semi-remorques circuler
au-dessus de ce tunnel de lave qui doit faire
une quinzaine de mètres de diamètre dans
le segment situé à quelques mètres sous la
route. Tout ceci souligne l’importance de la
connaissance des tunnels de lave en génie
civil/géotechnique. La connaissance de
Tunnel de lave d’Arnahellir. Éric Gilli donne l’échelle. Cliché Michel Detay.
SPELUNCA 146 (2e trimestre 2017).indb 22 10/07/2017 12:47

Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
23
leur genèse permet d’estimer leur étendue
et des études géophysiques préalables
permettent de quantifier le risque et de
le traiter. Lorsqu’ils sont accessibles,
l’analyse morphologique et la mise en
place d’une instrumentation permettent
d’estimer leur résistance mécanique et
de prendre les mesures conservatoires
nécessaires.
Lors des éruptions, la meilleure
connaissance de la dynamique des écou-
lements acquise à Hawaii a trouvé une
application sur les pentes de l’Etna et à
Hawaii, où le détournement à l’explosif de
tunnels de lave a permis de protéger les
villages en aval.
Ressource en eau
Le fait que d’énormes ensembles
basaltiques puissent renfermer des tun-
nels de lave en leur sein constitue une
avancée majeure de recherche et d’ex-
ploitation d’eau souterraine. En effet, les
tunnels jouent un rôle de drains (perméa-
bilité infinie) et constituent de ce fait des
zones de prélèvement privilégiées pour
des forages AEP (alimentation en eau
potable). Ceci est d’autant plus sensible
dans les zones arides en environnement
volcanique (aquifère de Djibouti, Arabie
Saoudite, Inde, Afrique, notamment). À la
Réunion, le Trou d’eau est ainsi un tube
de lave qui draine, jusqu’à la mer, l’eau
douce des basaltes qui la contiennent.
Archives planétaires
Les tunnels de lave protégés de la
lumière, des précipitations et dépourvus
de végétation, constituent des lieux remar-
quables pour la conservation de données
et l’archéologie. Ils ont été utilisés comme
abris par les hommes dans le passé. Ils
ont également servi de points d’eau, de
lieux de culte, ou de nécropole (Hawaii)
et participent ainsi au patrimoine archéo-
logique (Afrique du Sud).
Les recherches de données paléoen-
vironnementales dans les domaines de la
tectonique, de l’hydrologie ou du climat
n’ont pas encore été développées comme
elles le sont dans les grottes karstiques
(Gilli, 2011), ce qui laisse ouvert un
immense champ d’études.
Quelques sites islandais remarquables
L’Islande étant une entité volcanique,
il est possible de trouver des tunnels de
lave dans tous les grands champs de lave.
Après chaque éruption, quand les laves
sont refroidies, l’exploration spéléologique
devient possible. Nous ne présentons ici
que quelques sites. Les coordonnées GPS
des tunnels, dans le système géodésique
WGS 84, sont données entre crochets.
Péninsule de Reykjanes
La péninsule de Reykjanes forme
l’extrémité sud-ouest de l’Islande. Elle a fait
l’objet d’un inventaire quasi systématique.
Elle recèle de nombreux tunnels de lave
qui sont facilement accessibles compte
tenu de la proximité de la capitale.
Parmi les tunnels de lave, on peut
citer :
1) Flóki [6359616-2148734] (lit-
téralement le tunnel emmêlé dû à sa
topographie complexe) dans le champ de
lave de Tvibollahraun daté de l’an 874. Le
SMCC en a dressé la carte en 2003. Flóki
fait 1 096 m de longueur et devient ainsi
le dixième tunnel de lave de plus d’un
kilomètre en Islande. Il s’agit d’un beau
Éric (à gauche) et Paul Gilli à l’entrée du tunnel de Flóki qui a été exploré sur 1 096 m de longueur.
Dixième tunnel le plus long d’Islande, il se situe dans la coulée du Tvibollahraun, datée de l’an 874. Cliché
Michel Detay.
Tunnel de lave de Búri, vu du haut de la fosse terminale de 17 m. Cliché Michel Detay.
SPELUNCA 146 (2e trimestre 2017).indb 23 10/07/2017 12:47

Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
24
tunnel dans lequel on trouve des figures
d’étirement de couleur rouge.
2) Leiðarendi [6359098-2150562]
est situé dans le champ de lave de Stora-
Bollahraun, vieux de 2 000 ans. Ce tunnel
de lave se trouve à 25-30 minutes de
voiture de Reykjavik. L’entrée se situe à
quelques dizaines de mètres de la route
et fait donc de Leiðarendi un tunnel faci-
lement visitable. Il fait environ 900 m
de long.
3) Búri [6354852-2129085] a été
découvert par Björn Hróarsson le 7 mai
2005. Situé dans le champ de lave de
Leitahraun, il a été formé à l’occasion
d’une éruption massive et il en est le
reflet avec une hauteur et un diamètre
de l’ordre de 10 m pour une longueur de
1 025 m. Búri se distingue par sa fosse
terminale de 17 m de verticale et détient
sur ce point le record mondial de la plus
grande fosse au sein d’un tunnel de lave.
Ce site est maintenant fermé et son accès
réglementé.
4) Ferlir : [6354783-2149406] est
situé dans une zone qui nécessite une
bonne marche d’accès de plusieurs
heures dans d’épaisses mousses. Elle
commence par l’ascension d’une falaise
d’une centaine de mètres de haut, due à un
rééquilibrage isostatique après la dernière
glaciation. Ce tunnel de 500 m de long, qui
n’a jamais été cartographié, est l’un des
plus complexes de l’île. C’est un véritable
labyrinthe, établi en plusieurs étages. On
peut y observer une exceptionnelle coulée
multicolore, vraisemblablement unique
au monde. Elle n’aurait été observée que
par une vingtaine de personnes à ce jour.
Cette singulière formation superpose des
coulées de couleurs différentes, incroyable-
ment saturées. Il s’agit probablement d’un
rétro-drainage d’une poche de lave vers le
tube principal. Des coulées successives
de lave à des états de maturation, des
vitesses de refroidissement et des états
d’oxydation différents, sont probablement
à l’origine de cet étagement surprenant
de coulées orange, rouge, jaune et verte.
5) Raufarhólshellir : [6356414-
2123829] est très accessible puisqu’il
est situé à proximité de la route n°39, à
une heure de route de Reykjavik. Il s’agit
d’un beau tunnel, de 1 360 m de long, de
10 à 30 m de large et haut d’une dizaine
de mètres, il passe sous la route 39.
Entrée du tunnel de lave de Ferlir dans le Hvammahraun, où l’on retrouve la langue des Rolling Stones.
Cliché Michel Detay.
SPELUNCA 146 (2e trimestre 2017).indb 24 10/07/2017 12:47

Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
25
Il s’est formé il y a environ 5 000 ans. La
source de la coulée de lave qui lui a donné
naissance se situe à 10 km en amont du
tunnel. On peut le visiter jusqu’à ce qu’il
se sépare en trois tunnels scellés au sein
de la coulée du Leitahraun.
Ódáðahraun
Avec une surface de 6 000 km2,
l’Ódáðahraun (le Désert du crime) consti-
tue la plus grande étendue de lave en
Europe. Elle est située au cœur de l’Islande,
au nord du glacier Vatnajökull. Ce désert a
été exploré par le SMCC en 2005. Parmi les
tunnels accessibles Lofthellir [6533323-
1643366] est le plus spectaculaire. Il est
situé à quarante-cinq minutes en voiture
de Myvatn (des tours sont proposés depuis
Akureyri, par des agences locales, pour
environ 150 euros). On y pénètre par un
effondrement du toit du tunnel (une échelle
est en place) et on peut y observer, été
comme hiver, de très belles stalactites
et stalagmites de glace. Le tunnel a été
reconnu sur environ 370 m.
Hallmundarhraun :
les tunnels de Surtshellir,
Stefánshellir, Víðgelmir
et Hulduhellir
Ils font partie des plus grands tunnels
de lave islandais connus (voir tableau 2).
Ils sont localisés dans le champ de lave
de Hallmundarhraun recouvrant 242 km
2
,
proche du glacier Langjökull. Les princi-
pales entrées des tunnels de lave sont
visibles sur Google-Earth. Ils se sont formés
lors d’une éruption spectaculaire qui a
émis plusieurs km3 de lave en l’an 1050.
On y dénombre une douzaine de cavités.
Surtshellir [6447073-2043342] est
le plus grand et le plus profond tunnel
de lave islandais. Il est localisé dans la
partie aval de l’écoulement. Comme nous
l’avons vu, il est connu depuis la conquête
de l’île par les Vikings et a fait l’objet de
nombreuses descriptions. Le tunnel fait
1 970 m de long et possède cinq lucarnes
dont quatre sont assez spectaculaires.
Il faut compter une bonne journée pour
la visite. Il a malheureusement fait les
frais de sa réputation et beaucoup de
spéléothèmes ont été abîmés ou enlevés.
Certains ont été grossièrement restaurés.
Stefánshellir : [6447177-2043014]
l’entrée principale est à environ 300 m
de la lucarne nord de Surtshellir. Il s’agit
d’un segment amont au sein de la cou-
lée. Seulement une trentaine de mètres
séparent les deux tunnels qui devaient
faire partie d’un seul et même ensemble.
Stefánshellir fait 1 520 m de long (la
combinaison des deux en aurait fait un
objet de 3 490 m). Le tunnel est com-
plexe et part dans toutes les directions.
Le cratère, d’où provient la coulée qui lui
a donné naissance, a été localisé 26 km
en amont du tunnel.
Víðgelmir [6445025-2048116] est à
environ une demi-heure de voiture depuis
Surtshellir bien que situé à environ 5 km
à vol d’oiseau. Il est localisé à 33 km du
cratère d’où les laves qui lui ont donné
naissance sont originaires. Le tunnel de
Víðgelmir mesure 1 585 m de long. Il
mesure 15,8 m de hauteur en son point
le plus grand et 16,5 m de diamètre. Le
volume du tunnel a été estimé supérieur
à 150 000 m3.
Les recherches géophysiques entre-
prises, en 2000, dans le Hallmundarhraun
par magnétomètre et radar à pénétration
de sol (RPS) ont mis en évidence une exten
-
sion, à ce jour inaccessible, de Stefánshellir
de l’autre côté de la fermeture amont de la
cavité existante. La continuation de cette
étude en 2003 a confirmé ces résultats et
a mis en évidence l’existence d’un tunnel
de lave potentiel de plus de 350 m de
longueur. Ce tunnel inaccessible a pris
le nom de Hulduhellir (la Grotte cachée).
Il est évidemment tentant de penser que
tous ces tunnels faisaient partie d’un seul
et même ensemble dont l’extension serait
alors proche de 5 km.
Chaîne du Laki
La célèbre éruption de 1783-1784
du Laki, qui a émis 15 milliards de m3 de
lave basaltique avec un débit pouvant
atteindre 5 000 m3 de lave par seconde,
représente, bien sûr, un champ de prospec-
tion de choix pour les volcanospéléologues.
Un ensemble de tunnels de lave y a été
découvert. Ils sont documentés dans les
divers rapports du SMCC.
Tunnel de lave
Longueur (m)
Laufbalavatn 5 012
Surtshellir- Stefánshellir et Hulduhellir 5 000
Kalmanshellir 4 012
Surtshellir- Stefánshellir 3 490
Surtshellir 1 970
Idrafossar 1 913
Víðgelmir 1 585
Stefánshellir 1 520
Hulduhellir 1 500
Raufarhólshellir 1 360
Volundur 1 108
Vorduhellir-Litli-Bjorn 1 100
Flóki 1 096
Búri 1 025
Langiþrongur 1 000
Flodhellir 982
Blami 913
Tableau 2 : Les plus longs tunnels de lave islandais,
d’après Bjorn Hróarsson (2008).
Un environnement fragile
Les volcanospéléologues islandais ont
eu conscience très tôt de la beauté des
lavacicles qui ornent leurs tunnels de lave.
Ils ont fait pression sur les autorités pour
assurer leur sauvegarde.
En 1974, les autorités ont déclaré que
les stalactites et stalagmites de lave consti-
tuaient un trésor national. Víðgelmir a été
protégé dès 1972 par une porte qui bloque
l’entrée. Après la découverte en 1979 du
tunnel de Jörundur aux lavacicles remar
-
quables, le débat sur la préservation des
grottes fragiles a repris. En 1985, Jörundur
a été déclaré monument national et a été
fermé au public. Son accès est maintenant
réglementé et réservé aux études scienti-
fiques. La très belle grotte d’Árnahellir, dans
le champ de lave de Leitarhraun, découverte
en 1985, est également fermée depuis
1995. Tous ces tunnels sont maintenant
officiellement protégés par la loi islandaise,
sous contrôle strict de l’ISS. Ces tunnels ne
sont visitables qu’après l’obtention d’une
autorisation officielle, difficilement accordée.
Spéléothèmes remarquables, de plus de 1,3 m de long,
du tunnel de lave de Jörundur. Cliché Michel Detay.
SPELUNCA 146 (2e trimestre 2017).indb 25 10/07/2017 12:47

Volcanospéléologie en Islande - Spelunca 146 - 2017
26
Volcanospéléologie en Islande
Le géotourisme est un concept intro-
duit par la National Geographic Society
pour promouvoir un tourisme responsable
sur le plan écologique, culturel et environ-
nemental. L’objectif est de préserver et de
valoriser des lieux où l’environnement, le
patrimoine, la beauté, la culture revêtent
un caractère remarquable. Il s’agit donc
d’un concept de développement durable
adapté à Géo : la Terre.
En effet, nos sociétés traversent une
phase de perte de repères et une quête
de valeurs signifiantes. L’émergence de
ce besoin sociétal est une des dimensions
à l’origine du géotourisme où l’homme
cherche à retrouver une place dans la
nature. Dans ce domaine, les régions
volcaniques, considérées comme un des
derniers sanctuaires de la nature, assistent
à un regain significatif d’intérêt. Ceci sou-
ligne l’importance de la conservation et
de la mise en valeur des zones volca-
niques et géothermales. La protection et
la valorisation des tunnels de lave islan-
dais s’inscrivent également dans cette
perspective.
L’Islande a pris très tôt conscience du
caractère exceptionnel de sa nature. Elle
a su prendre les mesures conservatoires
nécessaires : création de parcs naturels,
protection des sites remarquables, inter-
diction de circuler hors-piste, etc. Les
trésors volcano-géothermiques sont très
bien préservés tout en restant dans leur
environnement naturel. Contrairement
aux grands parcs américains, où tout est
balisé et où rien n’est laissé à l’initiative
du visiteur, l’Islande s’offre sans retenue
aux visiteurs « responsables ». À quelques
exceptions près, tous ses tunnels de lave
sont visitables et ouverts aux volcano-spé-
léologues. Peu de tunnels sont aménagés
pour un tourisme de masse comme ceux
des USA ou de Corée. Il convient cepen-
dant de citer les visites possibles du
Thrihnukagigur (https://insidethevolcano.
com/) ; les tours proposés par extremeice-
land (https://www.extremeiceland.is) ; ou
encore la visite de Víðgelmir (http://www.
thecave.is/). Paradis du géotourisme,
l’Islande pourrait aussi devenir celui de la
volcanospéléologie. La visite des tunnels
de lave s’aborde comme une spéléologie
classique mais la roche est coupante ce
qui impose un équipement très robuste.
1. Schematics, Hong Kong.
2. Département de géographie, Université Paris 8,
Saint Denis.
3. École nationale supérieure des officiers de
sapeurs-pompiers, Aix-en-Provence.
4. Extremeiceland, Reykjavik, Islande.
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Entrée du tunnel de lave de Raufarhólshellir. En hiver, les skylines piègent la neige qui s’accumule en énormes
congères. Éric Gilli donne l’échelle. Cliché Michel Detay.
SPELUNCA 146 (2e trimestre 2017).indb 26 10/07/2017 12:47