Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

Les volcans

 L'éruption vulcanienne en 2004 du Karymski, le plus actif des volcans de la péninsule du Kamtchatka en Russie. Document Alexander Belousov.

Origine et structure (I)

Les volcans terrestres sont le résultat de l'émission en surface de produits magmatiques (magma, gaz, cendres) issus de la partie supérieure du manteau terrestre.

Lié à la tectonique des plaques et la plupart du temps à la dérive des continents, un volcan se forme au-dessus d'un "point chaud", d'une zone de subduction ou d'une zone d'accrétion (voir schéma plus bas). A cet endroit, le magma du manteau s'infiltre dans les fractures de la croûte terrestre jusqu'en surface soit à travers la croûte océanique (au fond des mers) soit à travers la croûte continentale (dans les continents). Notons qu'on parle de magma tant que la matière se trouve dans le manteau ou dans le volcan et de lave après son émission du volcan.

Un volcan se caractérise par un cône volcanique composé de couches de cendres et de lave solidifées. Il se forme sous la pression du magma qui s'accumule sous le volcan dans une chambre magmatique située à la jonction entre le manteau et la croûte terrestre formant la lithosphère. Il peut exister plusieurs chambres magmatiques : une première située dans le manteau inférieur et qui n'est pas nécessairement connectée aux chambres supérieures, et une chambre magmatique située dans le manteau supérieur, dans l'asthénosphère qui est ou non reliée aux cheminées formées dans la lithosphère. Sous la pression, le magma de l'une ou des chambres magmatiques se fraye un chemin à travers les fractures de l'asténosphère et de la lithosphère et remonte en surface jusqu'à la croûte océanique ou continentale. Il se forme alors une cheminée principale qui aboutit au sommet du volcan où se situe le cratère terminal dont le diamètre peut atteindre plusieurs kilomètres.

Si le volcan est actif, le cratère peut contenir un lac de lave. Il n'en existe que quatre permanents sur la planète : Nyiragongo, Erta Alé, Kilauea et Erebus plus le lac temporaire de Marum. Si le dégazage d'acide sulfurique et/ou chlorhydrique est important, il peut aussi se former un lac d'acide. C'est notamment le cas à Ambae, Irazú, Inielika, Kelimutu, Poás, etc. où le pH de l'eau varie entre 0.3 et 0.4. Le record est détenu par le lac acide du Kawah Ijen à Java avec localement un pH voisin de 0.2 !

Dans les autres cas, après la phase éruptive l'activité volcanique s'assoupit et un bouchon de lave ou d'autres matières pyroclastiques solidifiées obstrue la bouche du cratère.

Si le volcan est endormi ou apparemment éteint, le cratère sommital peut également être noyé sous un lac ou tout le cône volcanique peut même être recouvert de sédiments ou de végétation donnant l'impression qu'il s'agit d'une simple colline ou d'une montagne comme c'est le cas de la Chaîne des Puys en Auvergne dans le Massif-Central, constituée de 80 volcans dont le dernier entra en éruption il y a 8600 ans. On ne peut donc pas certifier qu'ils sont éteints.

Si le volcan est actif, il peut apparaître des fumerolles soit dans le cratère soit émanant de fractures dans ses flancs, des coulées de lave voire même parfois un cône adventif et donc un second petit volcan sur ses pentes alimenté par une cheminée issue de la principale.

Coupe schématique d'un volcan (gauche) et origine des différents types de volcans.

Comme l'explique le schéma ci-dessus à droite, on peut classer les volcans en fonction de leur origine :

- le volcan de point chaud se forme sur la croûte océanique. Il peut aussi se former au-dessus des zones de subduction des plaques tectoniques, c'est-à-dire à l'endroit où une plaque lithosphérique s'enfonce sous une autre adjacente. Du fait du déplacement des plaques tectoniques, ces volcans forment généralement des arcs insulaires.

- le volcan bouclier se forme sur la croûte océanique par une poussée locale du magma.

- le volcan sous-marin ou la ride médio-océanique se forme dans la zone d'accrétion sur la dorsale océanique y compris dans les fosses abyssales, à l'endroit de divergence des plaques océaniques.

- le volcan continental se forme également dans la zone d'accrétion mais au milieu des continents.

La plupart des volcans se développent donc aux limites des plaques tectoniques, le long de ce qu'on appelle la "Ceinture de Feu" du Pacifique qui explique l'existence des volcans de l'archipel d'Hawaii, de Java, du Mt Fujii, du Kamtchatka, du St.Helens et de El Chinon parmi des centaines d'autres, ainsi que ceux existant le long de toutes les autres zones de subduction, notamment celle qui traverse la Méditerranée à hauteur de la Crête (par ex. Santorin) et remonte vers l'Italie (par ex. Etna, Stromboli, Vésuve) ou celle qui divise l'Atlantique du nord au sud et dont la dorsale rejoint l'Islande et ses fameuses sources hydrothermales.

A voir : Volcano Driver, Sam Cossman

Drones Sacrificed for Spectacular Volcano Video, NGS, Sept.2014

Lac de lave bouillonnant du cratère Marum sur l'île d'Ambrym au Vanuatu

Nyiragongo Crater : Journey to the Center of the World, Boston.com, 2010

A gauche, l'éruption de l'Etna en novembre 2013 dont voici une vidéo sur YouTube. C'est un stratovolcan affichant des éruptions de type strombolien en moyenne tous les 15 mois. C'est le plus haut d'Europe, culminant à 3300 m. Ce volcan est dangereux car il est à proximitié des villes de Catane et Taormina et menace plus de 3 millions de personnes. Il émet des laves fluides (volcan rouge), des cendres, des coulées pyroclastiques, des jets de vapeur et même des lahars. A droite, le lac de lave permanent du Nyiragongo en 2010. Il contiendrait 8 millions de mètres cubes de lave dont l'activité varie entre le calme plat et le bouillonnement. Documents Alamy et Sam Cossman.

Les éruptions

On décompte aujourd'hui environ 450 volcans actifs. Mais pour un volcanologue, le terme "aujourd'hui" ne représente pas l'instant présent mais une période de temps d'environ 10000 ans. Il existe donc toute une série de volcans en sommeil. Selon la NASA, au moins 1500 volcans pourraient ainsi se réveiller d'un jour à l'autre et menaceraient plus de 500 millions de personnes. Pour l'heure, il y a entre 50 et 60 éruptions volcaniques chaque année.

L'activité d'un volcan témoigne des forces qui règnent à l'intérieur de la Terre. Les éruptions sont très variées et dépendent principalement du niveau de pression et de la composition du magma. L'activité volcanique peut aussi être déclenchée par une activité sismique dont l'épicentre se situe à plusieurs milliers de kilomètres de distance. Les conséquences d'une éruption peuvent se limiter à des dégâts matériels locaux ou avoir des conséquences catastrophiques à l'échelle régionale ou planétaire.

On classe les volcans en fonction de la nature des éruptions : 

- les éruptions effusives propres aux volcans hawaiiens et stromboliens produisent des coulées de lave et les éruptions sont peu explosives

- les éruptions explosives ou vulcaniennes typiques des volcans péléens et pliniens qui ne produisent pas de coulées mais des explosions destructrices avec énormément de cendres, des panaches de fumées et parfois des coulées pyroclastiques. On les appelle également les volcans gris. Un volcan plinien peut émettre une colonne de cendres jusqu'à la statosphère (50 km d'altitude) et affecter le climat et la température globale de la terre.

A gauche, panache de fumée émis par le volcan Eyjafjallajoekull en Islande le 28 mai 2010. Les nuages de cendres émis par ce volcan ont cloué au sol tous les avions au départ et à destination de l'Europe pendant 5 jours, paralysant une partie de l'économie occidentale (cf.le blog). En effet, un avion qui volerait dans ces fumées verrait son pare-brise se transformer en verre dépoli en quelques minutes et ses moteurs s'obstruer entraînant son décrochage et une chute peut-être fatale. A droite, une des nombreuses éruption de l'Etna en juillet 2001. Documents ESA et Daisy Gilardini.

Les éruptions volcaniques sont classées en 5 catégories en fonction principalement de la viscosité et de la composition de la lave :

- Hawaiienne : fontaines et coulées de lave

- Strombolienne : projections de bombes, de scories, de lapilli et coulées de lave

- Péléenne : pluies de cendres et coulées pyroclastiques

- Plinienne : panache et colonne de poussière volcanique, pluie de cendres

- Vulcanienne : chute de ponces, de cendres et de blocs massifs.

Le réveil des volcans

Malgré toute notre science et notre technologie, s'il y a bien un sujet qui fait encore peur aux volcanologues c'est le réveil soudain d'un volcan. En effet, il est arrivé plus d'une fois qu'un volcan que l'on croyait éteint ou endormi depuis plusieurs siècles ou des millénaires se réveille brusquement. Ce genre de phénomène confronte les chercheurs à des mécanismes qu'ils ne comprennent pas encore, raison pour laquelle l'étude conjointe des séismes et des phénomènes connexes comme les aspérités et les trémors (ondes de basses fréquences) est très importante pour tenter de cerner toutes les composantes pouvant déclencher une éruption afin que le cas échéant, les autorités puissent évacuer les populations en danger.

L'un des évènements les plus célèbres de ce type est l'explosion du Mt.Helens. Le 18 mai 1980, après un sommeil de plusieurs siècles, le volcan du Mont St.Helens situé dans la chaîne des Cascades aux nord-ouest des Etats-Unis (près du Mt. Rainier) explosa avec une énergie équivalent entre 27000 et 40000 fois celle de la bombe d'Hiroshima soit 600 MT de TNT (VEI 5). Son souffle fit exploser une partie du versant de la montagne et abattit des millions d'arbres. L'explosion de type plinienne recouvra toute la région sous 1.2 km3 de matière volcanique dont 470 millions de tonnes de cendres et de débris. 57 personnes y laissèrent la vie. Les dégâts furent estimés à 1.1 milliard de dollars.

Pendant près de 20 ans, toute la région ressembla à un immense jeu d'allumettes, jonchée de millions de troncs d'arbres abattus, grise, stérile baignant dans une poussière omniprésente. Il fallut patienter environ 30 ans pour que le site retrouve une certaine vitalité et que la verdure reconquiert les pieds du volcan comme on le voit ci-dessous à droite.

A voir : Images de l'éruption du St.Helens (.avi de 222 KB)

The Eruption of Mount St. Helens, 35 Years Ago, The Atlantic Journal, 2015

Mt. St. Helens: Lava Canyon and Ape Cave,  2012

A gauche, les arbres abattus après l'explosion du Mt St.Helens le 18 mai 1980 qui fit 57 victimes. A droite, l'aspect du St.Helens en 2011. Tout le sommet conique sur une altitude de près de 400 mètres a été pulvérisé. Documents P.Mouginis-Mark et Ewen-Donabel/Flickr.

En théorie, le même type d'explosion et même plus catastrophique pourrait se produire avec tous les volcans endormis ou n'ayant plus eu d'activité depuis plusieurs siècles comme le Mt Fuji ou le Nyiragongo, mais également avec des volcans très surveillés comme le Vésuve. Dans des zones peuplées de millions d'âmes on n'ose imaginer les conséquences d'une éventuelle explosion majeure.

Obéissant à un mécanisme similaire mais de bien plus grande amplitude et étant potentiellement bien plus dangereux, nous décrirons séparément les supervolcans en prenant l'exemple emblématique de celui du parc de Yellowstone.

Les vertus des volcans

Sous des aspects très violents et même mortels, sous certaines conditions on peut considérer que les volcans ont des "vertus" économiques très intéressantes, raison pour laquelle tous les volcans actifs (au sens vulcanologique) situés près de lieux peuplés voient fleurir une population qui certains jugent "irresponsable". Car si un volcan peut effectivement faire couler les larmes et le sang il peut aussi faire couler l'or et fertiliser les sols. En effet, à côté de la manne touristique et financière que peut apporter un volcan, ses cendres mêlées ou non à la terre s'altèrent par dégradation et forment des particules d'environ 2 microns qui constituent un engrais très enrichissant, c'est l'argilisation. Ces cendres sont riches en minéraux argileux et constituent une source de nourriture idéale pour les plantes.

Mais toutes les cendres ne ne transforment pas en engrais naturel. Ainsi, sous les climats froids (Andes, Islande, etc) les cendres ne fertilisent pas les sols mais au contraire, les rendent stériles. De même, les coulées de lahars (voir plus bas) sont bien trop compactes et chaotiques pour former des substrats fertiles; le site se transforme plutôt en dalle de béton ! On constate la même stérilité avec les projections de magma basaltique.

En revanche, si l'éruption se produit sous un climat chaud et humide (par ex. en Asie du Sud-Est), la dégradation naturelle des roches et des poussières transforme rapidement les sols en terreau très fertile. Ainsi, avec une bonne irrigation des sols, les paysans peuvent réaliser 4 récoltes de riz par an alors que sans l'apport des volcans ils n'obtiennent que deux récoltes par an.

A voir : L'éruption du Saint Helens, 1980

Eruption de l'Etna en juillet 2001

Eruption du Calbuco au Chili le 22 avril 2015

A gauche, culture de thé près du Mont Fuji au Japon. Ce volcan est actif mais le risque d'éruption est faible. Sa dernière éruption remonte à 1708. A droite, l'éruption de l'Etna le 17 juillet 2001. L'Etna est un stratovolcan affichant des éruptions de type strombolien en moyenne tous les 15 mois. Il produit également des laves très fluides (volcan rouge) qui attirent les curieux. On cultive du vin dans la région, notamment plusieurs variétés d'Etna Rosso ainsi que du vin blanc et rosé. Depuis plus de 3000 ans, ce volcan est une manne providentielle pour les commerçants et les visiteurs. Document HD Wallpapers et Neovisioni.

Enfin, il y a le cas particulier des volcans océaniques qui représentent une véritable pouponnière. En effet, l'argilisation des sols est pratiquement assi rapide que l'éruption en raison de la chaleur et de l'humidité dégagées. Il suffit que des graines soient transportées par des bois flottés ou des animaux pour que le sol voit la vie émerger dès la température descend sous environ 40°C (les mousses pouvant réduire cette température superficielle à moins de 20°C).

Ailleurs, les cendres facilitent le lavage des jeans ou sont incorporées dans des pâtes dentifrices. Dans les stations hydrothermales les bains de boue ont des vertus curatives et l'eau chaude permet d'alimenter les habitations ou les piscines publiques gratuitement.

Mais ces vertus ne peuvent être exploitées que dans les sites géothermiques stables et sous contrôle, comme par exemple en Islande. Ailleurs, lorsqu'il s'agit d'un volcan explosif ou émettant énormement de gaz, mieux vaut ne pas s'attarder près du volcan. Intéressons-nous justement à ces phénomènes connexes aux éruptions qui peuvent avoir des conséquences catastrophiques. C'est l'objet des prochains chapitres.

Prochain chapitre

Caractéristiques des laves

Page 1 - 2 - 3 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ