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Volcanologie 23 min de lecture

Ol Doinyo Lengai : le volcan à la lave noire qui blanchit

Ol Doinyo Lengai, seul volcan à émettre de la natrocarbonatite : une lave noire à 500 °C qui blanchit en quelques heures, dans la « Montagne de Dieu ».

Coulée de lave noire sous des montagnes et un ciel jaune

Introduction

Un guide et un touriste avancent avec précaution, avant l’aube, sur le fond du cratère d’un volcan tanzanien. Le sol est tiède. Dans la pénombre, il ressemble à de la boue séchée, grise, croûteuse, fendue en plaques. Puis une fissure s’ouvre à quelques mètres, et il en sort quelque chose qui ne devrait pas exister : un liquide noir et brillant, fluide comme de l’huile de vidange, qui avance vite et ne dégage presque aucune lueur. C’est de la lave, à peu près à la température d’un four à pyrolyse en plein cycle, et quand le soleil sera bien haut, le ruban noir qu’elle laisse derrière elle aura déjà pâli jusqu’à la couleur de l’os.

Voici l’Ol Doinyo Lengai, le seul volcan de la Terre à émettre de la lave de natrocarbonatite, et rien d’autre sur la planète ne se comporte comme lui.

Le volcan se dresse à l’extrémité sud du lac Natron, dans le nord de la Tanzanie : un cône presque parfait qui s’élève d’environ 2 000 mètres au-dessus du fond du rift est-africain, jusqu’à un sommet d’environ 2 960 mètres. Les Maasaï l’appellent Ol Doinyo Lengai, la Montagne de Dieu. Pour les volcanologues, c’est le seul volcan actif de la planète qui émette de la natrocarbonatite : une lave faite non pas de silice, mais de carbonate de sodium et de calcium, si étrange chimiquement que, pendant des décennies, personne n’a cru qu’il s’agissait vraiment de lave. Les premiers visiteurs regardaient les mares noires qui bouillonnaient et les prenaient pour de la boue.

Voici l’histoire : pourquoi cette lave est froide, pourquoi elle est noire, pourquoi elle blanchit, et pourquoi un cône isolé de la vallée du Rift est devenu une pierre de touche pour des sujets allant de la naissance des océans à la géologie de Mars et de Mercure.

Qu’est-ce que la natrocarbonatite, et pourquoi est-elle si étrange ?

Photographie d'astronaute du cône symétrique du volcan Ol Doinyo Lengai, en Tanzanie, avec un sommet coiffé de cendres pâles et des coulées de lave claires qui strient ses flancs.
L’Ol Doinyo Lengai, la « Montagne de Dieu », photographié depuis la Station spatiale internationale le 6 octobre 2020. Les traînées pâles sous le sommet sont des coulées de lave de natrocarbonatite altérées. Photographie d’astronaute ISS063-E-104178, NASA ISS Crew Earth Observations Facility, Johnson Space Center. Domaine public (NASA).

Presque toutes les laves dont vous avez déjà vu une photographie sont des laves silicatées : un liquide silicaté construit autour du silicium et de l’oxygène, le même squelette chimique que le quartz, le verre et la plupart des roches qui se trouvent sous vos pieds. Le basalte, l’andésite, la rhyolite sont des liquides silicatés, et c’est la chimie silicium-oxygène qui dicte leur comportement.

L’Ol Doinyo Lengai fait exception. Sa lave emblématique est une carbonatite : une roche magmatique composée à plus de 50 % de minéraux carbonatés. Les carbonatites sont rares, sans être inconnues dans les archives géologiques. Le catalogue de référence, « Carbonatite Occurrences of the World » de Woolley et Kjarsgaard (Geological Survey of Canada, 2008), recense environ 527 occurrences de carbonatites, dont l’âge va de l’Archéen à l’actuel et dont seulement 49 sont extrusives. Presque toutes sont anciennes, intrusives, et refroidies depuis longtemps. Ce qui rend le Lengai unique, c’est qu’il est le seul volcan connu pour émettre de la lave de carbonatite à l’époque historique, et que sa variété particulière est la plus rare de toutes : une carbonatite riche en sodium, ou natrocarbonatite.

La composition est franchement bizarre. La natrocarbonatite fraîche contient environ 30 % d’oxyde de sodium (Na₂O) en masse et presque pas de silice, alors que, dans les laves typiques, la silice est l’ingrédient principal. Le liquide est dominé à la place par deux minéraux carbonatés inhabituels qui cristallisent en refroidissant et que nous rencontrerons bientôt. La première description scientifique est due au géologue britannique John Barry Dawson, qui a reconnu les laves à carbonate de sodium de l’éruption de 1960–61 et a publié sa découverte dans Nature en 1962, en intitulant son article, très simplement, « Sodium Carbonate Lavas from Oldoinyo Lengai, Tanganyika ».

Une conséquence qu’il faut formuler avec soin : la natrocarbonatite est enrichie en terres rares légères (lanthane, cérium, néodyme et leurs voisins) par rapport à une roche ordinaire. C’est une signature géochimique bien réelle, qui rend cette lave précieuse pour étudier la façon dont les terres rares se concentrent. Mais l’Ol Doinyo Lengai n’est pas un gisement de terres rares, et personne ne l’exploite. Les carbonatites à terres rares économiquement exploitables dans le monde sont des corps intrusifs anciens, riches en calcium, où les minéraux utiles se sont concentrés pendant des centaines de millions d’années jusqu’à des teneurs extraordinaires : le Mountain Pass, en Californie, atteint en moyenne environ 8–9 % en masse d’oxydes de terres rares totaux, et les gisements chinois de Bayan Obo et de Maoniuping environ 3–6 % en masse (Watts et al., American Mineralogist, 2026). La lave fraîche et sodique du Lengai est d’une tout autre nature : fascinante, mais ce n’est pas une mine.

Pourquoi l’Ol Doinyo Lengai a la lave la plus froide de la Terre

Voici le chiffre qui fait sursauter les géologues. La plupart des laves silicatées sont émises quelque part entre 700 °C et 1 200 °C ; une coulée de basalte hawaïen est à environ 1 100–1 170 °C. La natrocarbonatite sort de terre à peu près à la moitié de cette température.

Les mesures les plus citées ont été réalisées en juin 1988 et publiées dans Science en 1989 par le volcanologue français Maurice Krafft et le pétrologue allemand Jörg Keller, et elles sont précises : « Les températures s’échelonnaient de 491° à 519 °C. La température la plus élevée, mesurée sur un lac de lave carbonatitique, était de 544 °C. » Dans leur compte rendu plus détaillé paru dans le Bulletin of Volcanology l’année suivante, Keller et Krafft ont résumé la plage des températures des lacs de lave et des coulées à 491–544 °C.

Une seconde équipe, dirigée par J. B. Dawson, qui travaillait elle aussi sur l’activité de 1988 et a publié dans Geology en 1990, a mesuré des valeurs un peu plus élevées : une température d’extrusion de 585 ± 10 °C, d’où vient la fourchette souvent citée de « 580–590 °C ». Les deux séries de chiffres ne concordent pas parfaitement, et il vaut mieux être honnête à ce sujet : selon la méthode, l’année et ce qui était exactement mesuré (une coulée rapide, un lac calme, une bouche qui projette des éclaboussures), les températures d’éruption publiées pour le Lengai s’étalent d’environ 490 °C à 590 °C. La synthèse de Kervyn et de ses collègues cadre bien l’ensemble du phénomène en décrivant la « faible température (495–590 °C, contre 700–1 200 °C pour les laves silicatées) » de la natrocarbonatite. Dans tous les cas, c’est la lave la plus froide jamais mesurée où que ce soit sur la Terre actuelle.

Pourquoi si froide ? Tout revient à la chimie. Les liquides silicatés sont maintenus ensemble par de fortes liaisons silicium-oxygène qu’il faut une chaleur énorme pour rompre et pour garder fondues. La natrocarbonatite n’a rien de cet échafaudage. Sa chimie à base de carbonate de sodium et de calcium fond tout simplement à une température bien plus basse, si bien qu’elle peut couler librement à des températures auxquelles le basalte resterait une roche solide.

Pourquoi la lave est noire (et ne rougeoie que la nuit)

Une rivière de lave paraît rouge-orangé pour la même raison qu’une résistance de cuisinière électrique : elle est assez chaude pour rayonner de la lumière visible. Cette incandescence est un thermomètre que l’on peut voir. Abaissez suffisamment la température, et la lueur glisse hors du domaine visible, vers l’infrarouge : l’objet continue de déverser de la chaleur, mais votre œil ne perçoit plus rien.

La natrocarbonatite se situe tout juste à ce seuil. Vers 500 °C, elle rayonne trop peu de lumière visible pour paraître rouge en plein jour. Ainsi, sous le soleil africain, la lave fraîche du Lengai paraît noire : un liquide lisse et sombre qui a fait croire aux premiers observateurs que le cratère était rempli de boue. Ce n’est qu’à la nuit tombée que l’illusion se dissipe : la nuit, les mêmes coulées présentent une faible incandescence rouge terne, ténue mais indubitable, le seul signe visible que ce liquide noir est bien de la roche fondue et non une bouillie.

C’est l’origine du surnom du Lengai, le volcan à la lave noire, et il ne s’agit ni d’une métaphore ni d’un effet de photographie. C’est un relevé direct de la faible température de la lave.

Le mystère du blanchiment nocturne : nyerereite et gregoryite

Le fond du cratère de l'Ol Doinyo Lengai : une coulée de natrocarbonatite noire et brillante, vieille de quelques heures, à côté d'une lave plus ancienne, altérée et d'un blanc crayeux.
Le cratère de l’Ol Doinyo Lengai en août 2007 : une coulée de natrocarbonatite noire et fraîche, vieille de quelques heures seulement, entourée d’une lave plus ancienne déjà altérée jusqu’au blanc crayeux par réaction avec l’air. Photo : Pedro Gonnet, via Wikimedia Commons. Sous licence CC BY 2.5

Quelques heures après l’éruption, la lave d’un noir de jais commence à pâlir, d’abord vers le gris, puis le brun, puis un blanc crayeux et friable. Que la pluie recouvre une coulée fraîche, et elle blanchit presque aussitôt. Un paysage lisse et sombre à l’aube peut paraître saupoudré de neige le lendemain.

Les coupables sont les deux minéraux qui font de la natrocarbonatite ce qu’elle est. La lave fraîche est construite en grande partie autour de la nyerereite, idéalement Na₂Ca(CO₃)₂, et de la gregoryite, idéalement Na₂CO₃, deux carbonates anhydres riches en sodium, pris dans une pâte de fluorite et des sels que sont la sylvite et la halite. Les formules et les compositions ont été établies en détail par Anatoly Zaitsev et ses collègues en 2009.

Ces noms sont un petit monument à la mémoire de ceux qui ont bâti cette science. La nyerereite rend hommage à Julius Nyerere, l’instituteur devenu le premier président de la Tanzanie indépendante. La gregoryite rend hommage à John Walter Gregory, le géologue britannique qui a exploré le Rift en 1892–93, a forgé le terme même de « vallée du rift » et a écrit en 1896 le classique The Great Rift Valley. Le minéral a été nommé en son honneur en 1980 ; le rift Gregory, la branche orientale de l’ensemble du système, porte lui aussi son nom.

Voici la chimie du changement de couleur. La nyerereite et la gregoryite sont complètement hors d’équilibre avec l’air humide. Elles sont hygroscopiques : elles captent l’eau directement dans l’atmosphère et, dès qu’elles le font, elles commencent à réagir. En deux heures seulement après l’éruption, l’humidité atmosphérique transforme la surface noire en une croûte blanche et poudreuse de nouveaux minéraux, dont la thermonatrite et la nahcolite. Au cours des jours, des semaines et des mois qui suivent, l’eau de pluie et l’air entraînent une cascade plus longue, qui produit toute une série de carbonates secondaires (pirssonite, gaylussite, shortite, trona, calcite), comme l’ont documenté Zaitsev et Keller. La roche noire et dure devient tendre, pâle et friable. Dans les cônes de projections creux et inactifs, des saumures alcalines qui s’égouttent bâtissent même de délicates stalactites de trona et d’autres sels.

La transformation est si régulière que le fond du cratère devient une sorte de calendrier : les coulées les plus noires sont les plus récentes, les grises datent de quelques semaines, celles d’un blanc d’os sont plus anciennes encore.

Quelle est sa fluidité ? La lave la plus fluide de la Terre

L’intuition de tous les jours dit que chaleur rime avec écoulement, donc qu’une lave froide devrait s’écouler lentement. Le Lengai renverse cette idée : sa natrocarbonatite est la lave la plus fluide jamais mesurée, bien qu’elle soit la plus froide.

Les chiffres sont stupéfiants. La viscosité se mesure en pascals-secondes (Pa·s) ; l’eau se situe à environ 0,001 Pa·s. La lave basaltique, jugée « fluide » parmi les magmas silicatés, va d’environ 100 à 10 000 Pa·s. La natrocarbonatite, d’après les mesures rhéologiques de Gill Norton et Harry Pinkerton publiées dans l’European Journal of Mineralogy en 1997, allait de 0,15 à 85 Pa·s lors d’essais en laboratoire et de 1 à 120 Pa·s sur le terrain. Les chiffres de l’équipe de Dawson, parus dans Geology en 1990, couvrent une plage voisine, de 0,3 à 120 Pa·s. Kervyn et ses collègues résument le contraste par une « très faible viscosité (10⁻¹ à 10² Pa s, contre 10² à 10⁴ Pa s pour le basalte) ». Norton et Pinkerton ont constaté que la natrocarbonatite aphyrique (sans cristaux) se comporte comme un fluide newtonien, avec des viscosités éruptives inférieures de plus d’un ordre de grandeur à celles du liquide basaltique le plus fluide.

En termes simples, la lave a la consistance d’une huile tiède : elle file plutôt qu’elle ne suinte. Les observateurs décrivent de minces nappes de type pahoehoe, épaisses de quelques centimètres seulement, et des coulées capables d’aller plus vite qu’une personne ne peut marcher confortablement. Là encore, le secret tient à l’absence de silice. Dans les magmas silicatés, le silicium et l’oxygène se polymérisent en longues chaînes moléculaires qui s’enchevêtrent et résistent à l’écoulement : c’est ce qui rend la lave visqueuse. La natrocarbonatite n’a pas de telles chaînes pour l’entraver, et une forte teneur en halogènes comme le fluor et le chlore abaisse encore la viscosité. Norton et Pinkerton ont constaté que tripler la teneur en halogènes réduisait la viscosité apparente de trois ordres de grandeur.

Le revers de toute cette fluidité est un danger d’un genre inhabituel. Comme la lave est mince, rapide et ne donne que peu de lueur d’avertissement, des gens ont marché dedans. Le Global Volcanism Program du Smithsonian a rapporté un cas frappant : le 21 août 2007, un porteur maasaï qui accompagnait le groupe de grimpeurs de Chris Weber est tombé dans une coulée de lave active d’environ 500 °C dans le cratère. Il est parvenu à s’en extraire, mais avec les deux jambes et un bras gravement brûlés, et, des mois plus tard, il était toujours alité près d’Engare Sero. C’est l’un des rares volcans où l’on peut tomber dans la lave et en ressortir vivant, même si vivant n’est pas synonyme d’indemne.

L’éruption de 2007–2008 : quand la montagne a changé de voix

Image satellite du sommet de l'Ol Doinyo Lengai en 2009, montrant un nouveau cône aux parois abruptes et un profond cratère entourés de cendres grises après les éruptions explosives de 2007–2008.
Le sommet de l’Ol Doinyo Lengai avant et après les éruptions explosives de 2007–2008. En 2004 (à gauche), l’activité effusive avait édifié une plateforme de lave plane ; les taches sombres sont des coulées récentes, les zones beiges et blanches de la lave plus ancienne altérée par la pluie et l’air. En 2009 (à droite), les explosions avaient creusé un profond cratère neuf à l’intérieur d’un cône tout frais, tandis que des cendres grises recouvraient le volcan. Images de l’Advanced Land Imager du satellite Earth Observing-1 de la NASA. Images NASA de Robert Simmon, d’après des données ALI/EO-1 issues du USGS Global Visualization Viewer. Domaine public (NASA).

Pendant environ 25 ans, à partir de 1983, l’Ol Doinyo Lengai a fait ce qu’il fait le mieux : émettre tranquillement de la natrocarbonatite, bâtir des hornitos (des cônes de projections en forme de cheminée) et remplir lentement son cratère nord de minces coulées noires qui blanchissaient au soleil. Puis, le 4 septembre 2007, après un quart de siècle de comportement paisible, le volcan est brusquement passé à des éruptions explosives violentes et épisodiques, un changement provoqué non par la carbonatite froide, mais par l’arrivée dans le système d’un magma silicaté (néphélinitique).

La transition s’était annoncée de loin. Une éruption de lave volumineuse en mars 2006 avait été suivie d’environ un an de calme, puis d’une reprise de l’activité de natrocarbonatite en juin 2007, puis d’un essaim de séismes volcano-tectoniques en juillet 2007, un essaim qui comptait des dizaines d’événements de magnitude supérieure à 4, liés à un dyke s’injectant sous le fond voisin du rift. Des secousses ont été ressenties dans toute la région frontalière entre le Kenya et la Tanzanie.

C’est ici que la version populaire demande à être corrigée, et il vaut la peine de le faire avec soin. Une affirmation très répandue, qui figure sur Wikipédia, veut que l’éruption du 4 septembre ait produit « une colonne éruptive de 3 kilomètres de haut et un nouveau cratère de 100 mètres de profondeur et 300 mètres de large ». Confrontée à la littérature primaire, cette formulation est confuse. Le compte rendu scientifique de référence est l’article de 2010 de Kervyn et de ses collègues dans le Bulletin of Volcanology, qui a reconstitué l’éruption à partir d’observations de terrain, de données satellitaires ASTER et MODIS, et de photographies quasi quotidiennes prises par des pilotes locaux. Voici leurs conclusions :

  • Les colonnes éruptives n’étaient pas un unique panache de 3 km. Après le début de l’éruption, l’activité allait « de jets de cendres de 100 m de haut à des colonnes de 2–15 km de haut », avec des pics distincts fin septembre 2007 et en février 2008. (Certaines analyses qui citent le corps du texte de l’article mentionnent des colonnes atteignant environ 18 km lors de la phase de février 2008.)
  • Les éruptions explosives ont édifié un cône pyroclastique d’environ 400 mètres de large et 75 mètres de haut à l’intérieur du cratère.
  • Les cendres ont été dispersées jusqu’à environ 100 km de distance.

Le chiffre du « cratère de 300 m de large et 100 m de profondeur » renvoie à autre chose : le cratère en puits creusé par les explosions à l’emplacement de l’ancienne plateforme de lave. Des travaux photogrammétriques ultérieurs (Laxton 2022 ; Tournigand et ses collègues, 2023) situent ce puits à environ 300 m de large et 130 m de profondeur. Le cône édifié et le puits creusé sont deux structures distinctes, et les sources secondaires les confondent régulièrement. L’éruption a atteint un indice d’explosivité volcanique estimé à 3.

L’impact humain a été bien réel. Des cendres sont tombées sur le village d’Engare Sero, à quelque 18 km, pendant plus de 12 heures lors du paroxysme du 4 septembre ; les habitants, en majorité des éleveurs maasaï, ont fui avec leur bétail. Février et mars 2008 ont apporté les premiers écoulements pyroclastiques jamais documentés sur ce volcan, de petites avalanches de cendres chaudes dévalant les flancs. Des pilotes ont signalé des panaches dépassant 12 et même 15 km d’altitude. En avril 2008, la phase explosive déclinait, et le volcan est progressivement revenu à son habituelle effusion tranquille de lave noire à l’intérieur du cratère approfondi, où il se maintient aujourd’hui.

La montagne d’Engai : la « Montagne de Dieu »

Bien avant qu’un géologue ne mesure ici la moindre viscosité, la montagne avait un nom et un sens. En langue maasaï, Ol Doinyo Lengai signifie « Montagne de Dieu ». Les Maasaï et leurs voisins sonjo y voient la demeure d’Engai (aussi orthographié Enkai), la divinité de la création, un dieu qui, selon une version, se serait retiré au sommet après avoir été touché par la flèche d’un chasseur. La montagne a porté aussi d’autres noms locaux : Donjo Ngai, Oldonyo L’Engai, et d’autres encore.

C’est un site sacré toujours vivant. Des Maasaï y montent encore pour prier et célébrer des cérémonies, surtout en période de sécheresse ou de difficultés, apportant leurs requêtes à Engai à la source des pluies. Ce poids spirituel coexiste avec la célébrité scientifique du volcan sans la contredire : une montagne qui déverse un liquide noir qui blanchit d’ici le matin, ne rougeoie que dans l’obscurité et fait trembler le sol pendant des semaines avant de rugir n’a guère besoin d’enjolivements pour sembler être la demeure d’un dieu.

À sa base, le paysage amplifie l’étrangeté. Au nord s’étend le lac Natron, un lac de soude peu profond dont les eaux peuvent atteindre un pH supérieur à 10, caustiques, rouge sang à cause de microbes halophiles, alimentées par des sources minérales et cuisant sous des températures qui dépassent 40 °C. Aussi hostile soit-il, le Natron est le site de reproduction le plus important de la Terre pour le flamant nain : BirdLife International indique que 1,5–2,5 millions d’entre eux, soit 75 % de la population mondiale, dépendent de ce seul lac pendant la saison de reproduction, protégés par l’hostilité même du lieu, qui tient les prédateurs à distance. La même chimie du rift qui produit de la lave de carbonate de sodium sur la montagne produit un lac de carbonate de sodium à ses pieds.

Un volcan né d’un continent qui se déchire

L’Ol Doinyo Lengai n’est pas un accès de colère au hasard. Il est le symptôme de l’un des plus grands événements géologiques de la planète : la lente rupture d’un continent.

Le volcan se dresse dans le rift Gregory, la branche orientale du système du rift est-africain, une fracture longue d’environ 3 000 kilomètres le long de laquelle le continent africain se scinde en deux. À l’ouest s’étend la grande plaque nubienne, qui porte l’essentiel du continent ; à l’est, la plaque somalienne, plus petite, s’en détache. Les deux s’écartent lentement : la géodésie par GPS situe l’ouverture Nubie–Somalie à environ 6–7 mm par an (Stamps et al., 2008 ; Saria et al., 2014), à peu près la vitesse à laquelle poussent vos ongles, mais à l’échelle des temps géologiques, cela suffit à déchirer la croûte continentale et, à terme, à laisser entrer la mer. Les géologues s’attendent à ce que, dans cinq à dix millions d’années environ, le rift s’affaisse assez pour que l’eau de l’océan s’y engouffre, détachant un nouveau microcontinent et ouvrant un nouveau bassin océanique. La région de l’Afar, plus au nord, où se rejoignent trois bras du rift, est le seul endroit de la Terre où les scientifiques peuvent observer en temps réel un rift continental passer à un rift océanique.

C’est le rifting qui rend possible le volcanisme carbonatitique. À mesure que la croûte s’étire et s’amincit, le manteau chaud situé en dessous remonte et commence à fondre. Un très faible taux de fusion d’un manteau porteur de carbone, ou la séparation d’un liquide immiscible riche en carbonates à partir d’un magma parent silicaté, peut produire de la carbonatite. Les carbonatites se rencontrent presque exclusivement dans des contextes de rift continental, et l’Afrique de l’Est en est le berceau classique : le Lengai a tout près de lui des cousins carbonatitiques éteints, dont le Kerimasi et le mont Homa.

Les origines profondes ont été éclairées par une étude de 2009 parue dans Nature, dirigée par Tobias Fischer, qui a prélevé les gaz volcaniques du Lengai pendant une éruption. L’équipe a constaté que les gaz (dioxyde de carbone, hélium, azote, argon) étaient chimiquement indiscernables de ceux qui s’échappent le long des dorsales médio-océaniques, alors même que le Lengai se trouve loin de tout centre d’expansion. L’implication est considérable : un seul réservoir de volatils bien mélangé, dans le manteau supérieur, alimente à la fois les dorsales médio-océaniques et les rifts continentaux. La carbonatite puise directement dans les profondeurs de la Terre. La National Science Foundation, qui a financé ces travaux, a résumé dans son titre l’étrangeté la plus frappante : au Lengai, le carbone du manteau qui s’échapperait sous forme de gaz dans n’importe quel autre volcan émerge au contraire piégé dans une lave solide riche en sodium.

Pourquoi l’Ol Doinyo Lengai compte : de Mars à Mercure

Un volcan noir et froid en Tanzanie peut sembler n’être qu’une curiosité isolée, mais sa portée scientifique dépasse largement la Terre : c’est un laboratoire naturel pour des processus qui, partout ailleurs, ne peuvent être déchiffrés qu’à partir de roches anciennes et froides.

Travaux sur les analogues planétaires. Des minéraux carbonatés ont été détectés sur Mars, surtout dans la région de Nili Fossae et dans le cratère Jezero, site d’atterrissage du rover Perseverance de la NASA, et comprendre comment les carbonates se forment et survivent à la surface d’une planète est essentiel dans la recherche d’une habitabilité passée. Le Lengai offre un modèle fonctionnel de volcanisme carbonaté actif auquel se comparer. L’étrangeté va plus loin encore : en 2026, Reitze et ses collègues, de l’Institut für Planetologie de l’Universität Münster (des travaux liés à la mission BepiColombo de l’ESA et de la JAXA), ont proposé dans Icarus que les énigmatiques « hollows » brillants qui criblent la surface de Mercure puissent être composés de carbonatites, et ont testé cette idée en mesurant le spectre infrarouge d’un échantillon frais et inaltéré de natrocarbonatite de l’Ol Doinyo Lengai, utilisant le seul endroit de la Terre qui produise cette matière comme substitut d’une autre planète. Les magmas du volcan ont aussi été invoqués comme analogues d’hypothétiques exoplanètes riches en carbone.

Minéralogie et cycle profond du carbone. Le Lengai est le meilleur endroit de la planète pour observer un magma carbonatitique entrer réellement en éruption, refroidir et réagir, des processus qui, pour toutes les autres carbonatites de la Terre, ne peuvent être déduits que de roches anciennes et froides. Ses laves enregistrent les températures et les viscosités les plus basses de tous les magmas terrestres, ce qui fournit des bornes strictes aux modèles du comportement des liquides magmatiques. Parce qu’il puise directement dans le carbone du manteau, c’est un site de terrain clé pour comprendre le cycle profond du carbone, c’est-à-dire la façon dont le carbone circule entre l’intérieur de la Terre et sa surface au fil des temps géologiques. Et comme les éléments en traces normalement incompatibles dans les magmas silicatés se comportent très différemment dans les liquides carbonatés, le volcan offre une fenêtre unique sur la géochimie des terres rares et des éléments en traces.

La science a aussi son fil humain. Les mesures de température de 1989 sur lesquelles repose une grande partie de ce que nous savons proviennent de l’expédition de juin 1988 à laquelle Maurice Krafft s’est joint avec le pétrologue Jörg Keller ; Maurice et sa femme Katia, couple de volcanologues français, étaient ensemble sur la montagne, et leur travail de terrain intrépide, mené au plus près des laves, a façonné toute une génération de recherche sur les éruptions. Trois ans plus tard, le 3 juin 1991, les deux Krafft ont été tués par un écoulement pyroclastique au mont Unzen, au Japon. Les chiffres rapportés de la Montagne de Dieu sont encore cités dans presque tous les articles écrits sur ce lieu.

Visite et aléas : lire la montagne de façon responsable

L’Ol Doinyo Lengai peut être gravi et est devenu un objectif d’aventure prisé, mais ce n’est pas une simple balade, et il mérite des avertissements sans détour.

La voie normale monte depuis le village maasaï d’Engare Sero, sur le versant sud. Les grimpeurs partent en général vers minuit pour atteindre le sommet au lever du soleil, gagnant environ 2 000 mètres de dénivelé en une seule poussée brutale de huit à dix heures. La pente est raide, jusqu’à 40 degrés et plus près du sommet, et elle est en grande partie faite d’éboulis volcaniques et de cendres meubles qui se dérobent sous les pieds. L’ascension est physiquement exigeante, non technique, et impitoyable envers ceux qui ne sont pas préparés. La chaleur diurne sur le cône peut dépasser 40 °C.

Le volcan est réellement actif. Les aléas comprennent de petites éruptions soudaines, des chutes de bombes et de lapilli, des gaz toxiques, des pentes de cendres instables, trop raides et sujettes à l’effondrement, et, dans le cratère, ces coulées rapides et presque invisibles de lave à ~500 °C qui ont brûlé au moins une personne qui y est tombée. Les scientifiques qui ont étudié l’éruption de 2007–08 ont averti en particulier du risque de laves torrentielles et de lahars dévalant les flancs pendant la saison des pluies, en rappelant des écoulements passés qui avaient transporté des fragments de roche allant jusqu’à 50 cm de diamètre sur 10 km depuis la montagne. Un permis et un guide local expérimenté sont obligatoires, et il ne s’agit pas de simples formalités administratives : les conditions sur la montagne changent constamment.

Début 2026, l’Ol Doinyo Lengai reste dans le long épisode éruptif qu’il a commencé en avril 2017, caractérisé par une effusion de natrocarbonatite de faible intensité, de petites coulées de lave, l’édification de hornitos et des projections de lave confinées au profond cratère sommital, avec des émissions de cendres mineures et occasionnelles : le tempérament calme, à lave noire, qui le définit entre de rares intermèdes explosifs. La surveillance est surtout faite à distance : le volcan est trop raide, trop caustique et trop isolé pour accueillir des instruments permanents, si bien que les satellites et les scientifiques de passage assurent une grande part de l’observation.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que la lave de natrocarbonatite ? La natrocarbonatite est un type rare de lave composé de minéraux carbonatés de sodium et de calcium plutôt que de la silice qui constitue presque toutes les autres laves. Elle est dominée par deux minéraux, la nyerereite et la gregoryite, contient environ 30 % d’oxyde de sodium et est la seule lave carbonatitique en éruption sur Terre aujourd’hui. L’Ol Doinyo Lengai, en Tanzanie, est le seul volcan qui en produise.

Pourquoi la lave de l’Ol Doinyo Lengai est-elle noire et non rouge ? Parce qu’elle est froide, pour une lave. Vers 500 °C, la natrocarbonatite est trop fraîche pour rayonner beaucoup de lumière visible : elle ne brille donc pas en rouge-orangé en plein jour comme le font des laves silicatées plus chaudes. Elle paraît noire. La nuit, les mêmes coulées présentent une faible incandescence rouge terne, le seul signe visible que le liquide noir est bel et bien en fusion.

Pourquoi la lave devient-elle blanche ? Les minéraux de la natrocarbonatite fraîche, la nyerereite et la gregoryite, sont instables dans l’air humide. Ils sont hygroscopiques, c’est-à-dire qu’ils absorbent l’humidité atmosphérique, et ils réagissent avec l’eau et le dioxyde de carbone en quelques heures pour former des minéraux secondaires pâles tels que la thermonatrite, la nahcolite, le trona et la pirssonite. La roche noire passe au gris, puis au brun, puis au blanc crayeux, et devient tendre et friable. Sous la pluie, le changement peut être presque immédiat.

La lave de l’Ol Doinyo Lengai est-elle vraiment la plus froide de la Terre ? Oui. Les mesures de Krafft et Keller en 1989 ont relevé des températures de 491–544 °C, et Dawson et ses collègues, en 1990, ont mesuré environ 585 °C. Chacune de ces valeurs représente à peu près la moitié des 700–1 200 °C des laves silicatées typiques, ce qui fait de la natrocarbonatite la lave la plus froide jamais mesurée sur la Terre actuelle.

Peut-on survivre à une chute dans la lave ? Cela s’est produit, même si survivre est très loin de repartir indemne. Le 21 août 2007, un porteur maasaï est tombé dans une coulée de lave active à ~500 °C dans le cratère et s’en est sorti vivant, mais avec de graves brûlures aux deux jambes et à un bras. La faible température de la lave et sa consistance fluide et rapide rendent la survie possible, alors qu’elle ne le serait jamais dans un basalte à 1 100 °C, mais les blessures sont graves, et le cratère reste extrêmement dangereux.

Où se trouve l’Ol Doinyo Lengai et que signifie son nom ? Il se trouve dans le nord de la Tanzanie, dans le rift Gregory, à environ 16 km au sud du lac Natron et à quelque 120 km au nord-ouest d’Arusha. « Ol Doinyo Lengai » signifie « Montagne de Dieu » en langue maasaï ; les Maasaï y voient la demeure de la divinité Engai et le gravissent pour y prononcer des prières et célébrer des cérémonies.

L’ascension de l’Ol Doinyo Lengai est-elle dangereuse ? Oui. C’est une montée raide et exigeante sur des cendres et des éboulis meubles, et c’est un volcan actif dont les aléas comprennent de petites éruptions soudaines, des chutes de pierres, des gaz toxiques, des pentes instables et des coulées de lave rapides dans le cratère. Un permis et un guide expérimenté sont obligatoires. Il ne faut pas s’y aventurer à la légère.

L’Ol Doinyo Lengai contient-il des terres rares de valeur ? Sa lave est enrichie en terres rares légères, ce qui la rend intéressante sur le plan scientifique, mais ce n’est pas un minerai de terres rares et elle n’est pas exploitée. Les carbonatites à terres rares économiquement exploitables dans le monde, comme Mountain Pass, en Californie (≈8–9 % en masse d’oxydes de terres rares), et Bayan Obo, en Chine, sont des gisements intrusifs anciens, riches en calcium, où les minéraux utiles se sont concentrés pendant des centaines de millions d’années, géologiquement très différents de la lave fraîche et riche en sodium du Lengai.

Sources (15 entrées)
  1. Dawson, J.B. (1962) Sodium Carbonate Lavas from Oldoinyo Lengai, Tanganyika. Nature 195: 1075–1076.
  2. Krafft, M. & Keller, J. (1989) Temperature Measurements in Carbonatite Lava Lakes and Flows from Oldoinyo Lengai, Tanzania. Science 245: 168–170. doi:10.1126/science.245.4914.168
  3. Keller, J. & Krafft, M. (1990) Effusive natrocarbonatite activity of Oldoinyo Lengai, June 1988. Bulletin of Volcanology 52: 629–645.
  4. Toulkeridis, Theofilos, et al. "Sm-Nd dating of Fig Tree clay minerals of the Barberton greenstone belt, South Africa." Geology 22.3 (1994): 199-202.
  5. Norton, G. & Pinkerton, H. (1997) Rheological properties of natrocarbonatite lavas from Oldoinyo Lengai, Tanzania. European Journal of Mineralogy 9 (2): 351–364.
  6. Zaitsev, A.N. & Keller, J. (2006) Mineralogical and chemical transformation of Oldoinyo Lengai natrocarbonatites, Tanzania. Lithos 91: 191–207.
  7. Zaitsev, A.N., Keller, J., Spratt, J., Jeffries, T.E. & Sharygin, V.V. (2009) Chemical composition of nyerereite and gregoryite from natrocarbonatites of Oldoinyo Lengai volcano, Tanzania. Geology of Ore Deposits 51: 608–616.
  8. Kervyn, M. et al. (2008) Voluminous lava flows at Oldoinyo Lengai in 2006: chronology of events and insights into the shallow magmatic system. Bulletin of Volcanology 70: 1069–1086.
  9. Kervyn, M. et al. (2010) Fundamental changes in the activity of the natrocarbonatite volcano Oldoinyo Lengai, Tanzania. Bulletin of Volcanology 72: 913–931.
  10. Fischer, T.P. et al. (2009) Upper-mantle volatile chemistry at Oldoinyo Lengai volcano and the origin of carbonatites. Nature 459: 77–80.
  11. Reitze, M.P. et al. (2026) Carbonatites from Ol Doinyo Lengai, Tanzania — An unusual rock as analog for Mercury as potential species for hollow formation. Icarus.
  12. Woolley, A.R. & Kjarsgaard, B.A. (2008) Carbonatite Occurrences of the World: Map and Database. Geological Survey of Canada, Open File 5796.
  13. Tournigand, P.-Y. et al. (2023) Morphological evolution of the Oldoinyo Lengai crater. Journal of Volcanology and Geothermal Research.
  14. Smithsonian Institution, Global Volcanism Program — Ol Doinyo Lengai
  15. NASA Earth Observatory — "Ol Doinyo Lengai" (15 March 2021).

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Pascal

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