A partir de la base de la coulée, des cellules de convexion se mettent en place, et, lors du refroidissement, il y a formation de prismes par rétraction de la lave solidifiée. Chaque prisme représente en largeur la taille d’une cellule de convexion. La base des prismes est déjà formée, alors que la partie supérieure n’est pas prismée et encore liquide ou tout du moins sous forme d’un gel.
Schéma 5 – Début de la prismation de la zone des colonnades
; a. Substratum ; b. Alluvions ; c. Semelle scoriacée ; d. Début
de la formation des prismes ; e. Zone encore liquide ou sous forme de «
gel » avec mouvements de convexion ; f. Zone de l’entablement.
Des expériences en laboratoire, où l’on chauffe un bac
de mélasse, montrent la formation de courants de convexion délimitant
des colonnes de forme hexagonale.
Cette forme hexagonale, qui semble dans la nature représenter un état
d’équilibre (prismes des orgues, rétraction de l’argile
séchée…), se retrouve dans la prismation des laves.
De manière idéale, tous les prismes devraient être hexagonaux
; en fait, on trouve des primes de 3 à 8 côtés (selon les
conditions de refroidissement).
Si le refroidissement se fait de manière homogène, on obtient
des colonnades (orgues) bien formées. Si le refroidissement n’est
pas homogène (perturbations liées à des mouvements dans
la zone de la coulée encore fluide), on obtient des colonnades avec des
sections représentant chacune une ancienne cellule de convexion (ex.
: Royat, grotte des Laveuses, près de Clermont-Ferrand, photo 2 et schéma
6).
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Dans ce système de cellules de convexion, il y a apparemment (pour des
conditions thermodynamiques données) une dimension de cellule donnée.
La formation des colonnades se faisant perpendiculairement aux surfaces froides,
la partie horizontale basale de la coulée génère des prismes
verticaux parallèles, qui vont de la base de la coulée jusqu’à
l’interface de l’entablement de faux prismes.
Sur les bords de la coulée ou lors du rétrécissement de
la surface de prismation, les zones froides se présentent sous la forme
d’une surface concave. La taille (diamètre, l sur le schéma
7) des colonnades va ainsi en diminuant jusqu’à ce que la dimension
de deux ou plusieurs cellules de convexion soit insuffisante : il y a alors
création d’une cellule de convexion plus importante qui tend à
reprendre la taille standard des cellules initiales (schéma 7, photo
3, Chilhac, Velay).
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Il semble que la formation des prismes se fasse dans un milieu dont le comportement est celui d’un gel, si une enclave du socle est présente dans le liquide magmatique au moment de la prismation, elle sera coupée en deux lors de la formation de deux prismes, un morceau étant incorporé dans chaque prisme.
L’étude en lame mince des différentes zones d’une
coulée prismée montre des différences de texture.
La zone de colonnades est holocristalline, c’est-à-dire que toute
la roche est cristallisée, sans verre, indiquant un refroidissement relativement
lent. La coloration du basalte est bleutée ; la coulée de prismes
bleus de la vallée du Lignon (Coirons) est ainsi considérée
comme la plus belle d’Europe.
La zone de l’entablement de faux prismes montre qu’il reste du verre
interstitiel, indiquant un refroidissement plus rapide du magma, dans lequel
du liquide s’est figé sous forme de verre ; la coloration est noire
et la structure est compacte.
La zone de fausse colonnade est aussi formée par un basalte « bleuté
», mais avec une forte porosité ne permettant pas une prismation
fine. La vitesse de refroidissement étant élevée, les interactions
avec les éléments météoriques ne permettent qu’une
prismation grossière.
Cette différence dans la vitesse de refroidissement se retrouve dans
l’aspect final ; la zone des colonnades présente des prismes bien
formés, alors que la zone de l’entablement présente des
prismes en gerbes rayonnantes de plus petit diamètre, laissant penser
à un temps de formation beaucoup plus rapide.
Les coulées de lave se mettant en place dans des vallées et la prismation se faisant perpendiculairement aux zones froides, on observe, sur les bords de certaines coulées non oblitérées par l’érosion (photo 4 – schéma 8, Jaujac, Coirons), une inclinaison des prismes.
 Photo 4 - Jaujac, Coirons. |
 Schéma 8 - Jaujac, Coirons. |
