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Les volcans

Eruption de l'Etna menaçant Naples le soir du 5 août 1997. Document Boris Behncke.

Les émissions volcaniques (III)

Lorsqu'un volcan de type hawaïen déverse sa lave brûlante sur une ville ou lorsqu'un volcan gris explose en déversant ses coulées pyroclastiques ou ses gaz mortels, c'est souvent tout un écosystème et toute une industrie locale qui sont sacrifiés. Nous avons récemment assisté à de telles démonstrations de force avec l'éruption du St. Helens ou du Merapi dans les années 1980, de la Soufrière en 1997, de l'Etna en 2001 et du Nyiragongo en 2002 qui ont détruit une partie du volcan ainsi que toutes les infrastructures touristiques et les villages érigés à proximité, parfois jusqu'à plus de 15 km.

Nous allons décrire les principaux phénomènes associés au volcanisme dont les émissions les plus dangereuses en laissant de côté les séismes qui sont abordés dans l'article consacré à la Terre. Après les éjections de lave décrites page précédente et dont on voit une belle illustration à droite au cours d'une des multiples éruptions de l'Etna, 5 autres phénomènes éruptifs sont associés aux volcans :

- 1. Les lahars

- 2. Les coulées pyroclastiques

- 3. Les émanations de dioxyde de carbone

- 4. Les nuages de dioxyde de soufre

- 5. Les pluies acides.

1. Les lahars

Les lahars dont le nom est d'origine javanaise sont des coulées volcaniques émises généralement par les volcans gris (éjectant des cendres plutôt que du magma) constituées d'un mélange d'eau, de cendres, de roches et de débris portés entre 500 et 1000°C qui dévalent les pentes des volcans entre 500 et 800 km/h. Certains lahars transportent des blocs de granit pesant plus de 100 tonnes pendant que le volcan éjecte des bombes de 3 m de diamètre ! Pas la peine de courir, rien ne peut y échapper.

A voir : L'éruption de Montserrat, La Minute de Vérité

A gauche, champs de lahars après l'éruption du volcan Merapi dans l'archipel de Java en 1982. A droite, ce qu'il reste de Plymouth sur l'île de Montserrat en 2007, dix ans après l'éruption de la Soufrière. Localement le sol est recouvert de 10 mètres de cendres et de boue durcies comme on le voit sur cette photo prise en 1997. Documents USGC et Godot13/Wikipedia.

Ces volcans gris produisent des dépôts de cendres et de boues tellement épais (plusieurs dizaines de mètres) et compacts que toute la région concernée est pour ainsi dire bétonnée; il est pratiquement impossible de la réaménager par la suite. Si la population n'est pas évacuée elle périra, noyée sous les layars, étouffée et pétrifiée sous les cendres ou encore carbonisée au passage des nuées ardentes.

Comme on le voit ci-dessus à droite, en 1997 l'éruption de la Soufrière sur l'île de Montserrat dans les Caraïbes recouvrit la capitale Plymouth sous 10 mètres de cendres et de boues mais ne fit aucune victime car les volcanologues avaient anticipé son éruption. Les seuls disparus sont 19 habitants qui se sont aventurés du côté de l'île évacuée alors que c'était interdit et qui furent victimes d'une coulée pyroclastique. Pourtant la Soufrière n'avait connu aucune éruption de mémoire d'homme et était considéré comme éteint jusqu'au début du XXe siècle où il se réveilla tous les 30 ans, jusqu'à finalement déclencher une éruption majeure. 

Encore aujourd'hui, la Soufrière est un stratovolcan actif comme on le voit sur cette photo satellite prise en 2002 et l'accès à la partie de l'île détruite est interdit et réservé aux scientifiques.

Le territoire dévasté par les laves volcaniques, les cendres ou les lahars est généralement abandonné pour des décennies. A l'exception des zones tropicales humides qui redeviennent fertiles au bout de 10 ans environ, ce n'est qu'au terme de 30 ans voire parfois plus d'un siècle que la végétation reprend le dessus et que la région renaît littéralement de ses cendres, rehaussée de quelques mètres par rapport à la situation antérieure à l'éruption.

Ainsi, dans le cas du St.Helens, il fallut attendre 25 ans pour que le site recouvre une certaine verdure et attire à nouveau le public.

2. Les coulées pyroclastiques

Les coulées pyroclastiques lors de l'éruption du Pinatubo le 17 juin 1991 qui tua environ 300 personnes. Document Imgur.

Si les lahars ont la réputation d'être dangereux car les victimes meurent broyées ou noyées dans une boue épaisse mêlée de roche et de débris, les cendres volcaniques constituées de ponce sont tout aussi dangereuses malgré leur légèreté et leur côté inoffencif. En effet, la pierre ponce est très poreuse, présentant une structure alvéolaire jusqu'à l'échelle microscopique. Elle offre la propriété d'absorber l'humidité et dans ces conditions elle se transforme en une pâte qui ressemble à du ciment et qui sèche au contact de l'air. Très fine et très légère, la cendre envahit tout et durant une éruption volcanique comme celle du Vésuve elle peut s'accumuler à raison de 2 cm d'épaisseur par minute soit 120 fois plus vite qu'une pluie forte (~0.8 à 1 cm d'eau/m2 par heure) et 10 fois plus vite que les averses les plus intenses (6 cm d'eau/m2 en 30 minutes) ! Autant dire que sans aide extérieure, les retardataires n'ont aucune chance d'y échapper. Vers l'an 1650 ou 1610 avant notre ère, suite à l'explosion du Santorin (Théra) en mer Egée, ce qui resta de la caldera fut recouvert par endroit de 30 mètres de pierre ponce et en l'an 79, Pompéi fut également recouverte de 30 mètres de cendres suite à l'éruption du Vésuve !

Vous pouvez imaginer que la personne qui avale ou respire des cendres va mourir dans d'atroces souffrances. Au cours de son agonie, les vaisseaux sanguins et les cellules de ses poumons seront lacérés par la ponce, la victime crachera tout son sang, avant de suffoquer lorsque la cendre devenue pâteuse se solidifiera dans sa bouche, sa trachée et ses poumons.

Parfois cette cendre est associée à des coulées pyroclastiques, les fameuses nuées ardentes qui se propagent au niveau du sol (ou de la mer) comme une avalanche.

Pompei et Herculanum

Voici un bref éventail des effets d'une coulée pyroclastique sur base de ce que nous savons des éruptions récentes et de ce qui s'est passé à Pompei et Herculanum. Quand on sait que la viande cuit vers 200°C et est cuite en 1 minute à quelques centimètres de la lave, on comprendra que les conséquences sont horribles pour la population qui n'a pas eu le temps de fuir. Heureusement pourrait-on dire, à choisir mieux vaut être tué sous l'effet du souffle thermique que blessé à mort par des retombées. En effet, le souffle d'une température supérieure à 350°C peut se propager localement à une vitesse supersonique (dans le cas du St Helens, le souffle se propagea à une vitesse comprise entre 90 et 325 m/s soit l'équivalent d'une explosion de 24 MT). Le souffle produit le même effet qu'une explosion si ce n'est que les "détails" sont différents : il tue instantanément les victimes, les liquides corporels s'évaporant en moins d'une minute, les organes fondant ensuite, le squelette explosant ou se carbonisant sans qu'il y ait eu de feu ou de flamme.

Sous l'effet des nuées ardentes et de l'augmentation soudaine de la température de 500°C, tous les objets contenant de la cellulose (cordage ou bois) se carboniseront instantanément, noirciront et s'effriteront au moindre choc, les poteries et les céramiques éclateront. Même les os (fémur, boîte cranière, etc) et l'ivoire des dents réputés très résistants peuvent se casser net et l'émail peut s'effriter, preuve de l'augmentation brutale de la température, c'est ce qu'on appelle le choc thermique.

C'est exactement ce type de catastrophe qui se produisit à Pompéi en l'an 79 de notre ère, la population ayant été décimée car elle sous-estima la violence de l'éruption, acceptant la fatalité qui s'abattit sur elle.

Herculanum située à quelques encamblures de là connut le même funeste destin quelques jours plus tard mais elle fut également recouverte d'une coulée pyroclastique. En l'espace de 10 minutes ses 5000 habitants périrent carbonisés. La cendre incandescente fit le reste, figeant les corps pour l'éternité dans un linceul de pierre, tel qu'on peut le voir aujourd'hui et qui procure encore des émotions chez les touristes. L'éruption du Vésuve dura 3 jours et fit plus de 2000 victimes.

A consulter : Le site officiel de Pompéi

Ci-dessus, deux images du Vésuve selon deux points de vue différents : depuis les ruines de Pompéi et vu depuis le port de Naples. Ci-dessous, l'éruption du Pinatubo le 12 juin 1991 (gauche) qui détruisit totalement le site et le début de l'éruption spectaculaire de l'Etna le 4 décembre 2015 (droite) qui fut la plus forte depuis celle de 1996. Documents Bluewin, Anonyme, USGC et Fernado Famiani.

L'Unzen

Bien que les volcanologues et les journalistes aient conscience du danger que représentent les coulées pyroclastiques, régulièrement certains un peu trop passionnés en sont victimes pour citer les volcanologues Maurice et Katia Krafft qui malgré les avertissements de leurs collègues sont morts sur les pentes du volcan Unzen situé au sud du Japon en juin 1991 ainsi que 28 autres personnes.

L'Unzen est l'un des stratovolcans explosifs les plus dangereux de la planète car il produit également des lahars. Comme si cela ne suffisait pas, en 1792, suite à un glissement de terrain provoqué par l'effondrement de l'un de ses dômes, il provoqua même un mégatsunami avec des vagues de 100 m de haut. Au total, l'Unzen tua environ 15000 personnes. Depuis, le site est évidemment sous surveillance permanente mais étant donné qu'on ne peut pas prévoir les glissements de terrain ou l'effondrement d'un bouchon magmatique, le risque d'accident majeur est bien réel.

Le Merapi

Le Merapi est l'un des volcans les plus actifs d'Indonésie et également l'un des plus dangereux du fait qu'il se trouve dans l'une des régions les plus densément peuplée du monde, au nord de la ville de Yogyakarta (~800000 habitants). C'est un startovolcan dont le sommet est obstrué par un dôme doublé d'un volcan gris. Il culmine à 2968 m d'altitude et a déjà connu près de 110 éruptions explosives en 10000 ans dont 27 éruptions entre 1900-2014 dont quatre VEI 4, l'une d'entre elle ayant même détruit l'ancien cône volcanique (Old Merapi) il y a environ 2000 ans. Au mépris des risques, comme on le voit sur la photo ci-dessous à gauche, des habitants ont malgré tout construit leur habitation et cultivent leur champ sur ses pentes qui sont évidemment très fertiles.

Le Merapi se trouve sur la zone de subduction entre la plaque australienne et la plaque de la Sonde. Il n'est pas seul et est juste à côté du volcan Merbabu culminant à plus de 3100 m d'altitude qui heureusement semble endormi depuis des millénaires. Mais il s'agit également d'un volcan gris.

Le Merapi provoque régulièrement des éruptions pyroclastiques qui se déclenchent parfois en chaîne. Ainsi, l'éruption d'avril 2006 qui dura jusqu'en août 2007 (VEI=1) provoqua l'effondrement du dôme et produisit 23 coulées pyroclastiques le 13 mai 2006 en l'espace de 6 heures de temps ! Deux jours plus tard, le volcan émettait une coulée pyroclastique toutes les 3 minutes dans un rayon de 2.5 km ! Cette activité très intense dura 5 jours et entraîna l'évacuation de 30000 personnes (et de 100000 personnes en 2010). Le Merapi n'a donc pas usurpé son nom de "volcan gris" avec tous les dangers que cela sous-entend. Chacune de ses éruptions dont certaines se déclenchent suite à des séismes tue des dizaines voire des centaines de personnes et occasionne pour des centaines de millions de dollars de dégâts.

A gauche, le stratovolcan "gris" Merapi sur l'île de Java en Indonésie et le Merbabu juste à côté. A droite, le volcan Arenal au Costa Rica. Il se situe juste en face de l'hôtel du même nom. Voici plusieurs siècles, une seule éruption du Merapi tua 3000 personnes. Aujourd'hui, grâce aux systèmes d'alertes, on peut évacuer à temps la plupart des habitants dont certains quittent spontanément la région mais l'éruption du Merapi de 2010 déclenchée par un séisme de magnitude 7.7 provoqua tout de même la mort de 367 personnes dont 154 victimes du tsunami.

L'Arenal

Comme on le voit ci-dessus à droite, l'Arenal est un jeune volcan situé dans le massif de la Cordillère de Tilarán au Costa Rica culminant à 1150 m au-dessus de la plaine. Il s'agit également d'un volcan gris qui est actif depuis plus de 7000 ans. C'est un statovolcan formant un cône pratiquement symétrique, un vrai cas d'école, formé d'andésites et présentant un dôme de lave. Son cratère mesure 500 m de diamètre. Il a déjà tué 78 habitants en 1968.

Son activité dont la dernière éruption remonte à 2010 est principalement plinienne avec des coulées pyroclastiques et des laves très visqueuses durant lesquelles le volcan éjecte des bombes, des éjectas et des millions de mètres cubes de téphras (cendres). Généralement il passe ensuite par une phase strombolienne comme en 1984 avec des coulées de lave plus fluide sur ses pentes. Il présente également des phases volcaniques explosives (VEI 3 en 2008 et 1968 et souvent VEI 4 avant l'an 1400).

Ces dernières années, on relate un seul cas d'une vieille femme indonésienne qui survécut à une coulée pyroclastique. Elle raconta qu'elle sentit un soufle chaud venir sur elle puis la peau de ses avant-bras commença à peler. Elle se réfugia accroupie dans un abri et survécut à cette éruption dantesque mais présente aujourd'hui des zones dépigmentées sur sa peau.

Loin d'être un récit mythologique, au vu de ces évènements il faut se rendre à l'évidence : parfois dame Nature nous jette un regard mortel plus pétrifiant que celui de la Méduse !

3. Les émanations de dioxyde de carbone

A plusieurs centaines de kilomètres sous l'écorce terrestre, le magma qui est à l'état liquide et sous haute pression renferme une grande proportion de gaz, ceux-là même qui ont contribué à former l'atmosphère il y a environ 4.5 milliards d'années. Parmi ces gaz, il y a de la vapeur d'eau mais également du dioxyde de carbone, le fameux CO2 qui pollue nos villes et affecte notre santé.

Le lac Nyos (en fait le lac Lwi situé près de Lyos) au Cameroun cache un tueur invisible et inodore : des émanations de gaz carbonique.

Ce gaz étant plus léger que le magma, il a tendance à remonter en surface à travers les fractures de l'écorce terrestre. Il stagne alors au fond des lacs marécageux dits méromictiques (dont les eaux de surface et de profondeur ne se mélangent pratiquement pas) ou se dissipe à travers la cheminée des volcans ou via les flots de lave qui s'écoulent sur leurs flancs. C'est la raison pour laquelle les cousins de lave se dégonflent en se refroidissant. Ce dioxyde de carbone étant plus lourd que l'air, il retombe au sol où il stagne sur de vastes étendues. Malheureusement ce gaz est très toxique et même mortel en grande concentration. Etant inodore et incolore, on ne peut pas détecter sa présence sans instrument.

Les dégazages brutaux émanant d'un lac sont appelés des éruptions limniques. Le 21 août 1986, suite à un glissement de terrain qui brassa l'eau du lac Nyos (Lwi) situé sur le versant d'un volcan inactif près du mont Oku au nord-ouest du Cameroun, 1 km3 de dioxyde de carbone fut libéré dans l'atmosphère tuant 1746 villageois et des animaux dans un rayon de 26 km.

Ce lac de plus de 200 m de profondeur est une menace permanente car selon les estimations, il contient quelque 300 millions de km3 de dioxyde de carbone. Selon les analyses, à 200 m de profondeur, l'eau est à haute pression et contient jusqu’à 16 litres de gaz par litre d’eau. Les éruptions limniques sont similaires à celle d'une bouteille d'eau gazeuse que l'on ouvre brutalement. Si l'eau du lac est de nouveau remuée ou brassée par un glissement de terrain ce fut le cas en 2002, la même catastrophe pourrait se reproduire.

Si on ne peut pas éviter ce dégazage naturel, on peut en revanche récupérer le gaz dissout dans l'eau et le convertir en énergie. On réalise ainsi une double économie en réduisant la quantité de dioxyde de carbone présent dans l'eau du lac ce qui réduit le risque d'asphyxie et on permet aux habitants de tirer profit du gaz présent dans ce lac. Un projet est actuellement à l'étude mais il faudra environ 20 ans pour qu'il aboutisse, d'autant que les résultats dépendent surtout de la bonne volonté de l'administration locale.

Une éruption similaire s'est produite sur le stratovolcan du Nyiragongo situé en République Démocratique du Congo dans le célèbre Parc National Virunga, à environ 10 km au nord de Goma et du lac Kivu. Avec le volcan bouclier Nyamuragira situé à 40 km, il fait partie de la chaîne de volcans du Rift africain. Le Nyiragongo culmine à 3470 m d'altitude. C'est l'un des plus grands volcans de la planète avec un cratère mesurant 1 km de diamètre contenant un lac de lave permanent.

A voir : Lac Nyos - Éruption limnique du 21 août 1986

Nyiragongo 2016

Le volcan du Nyiragongo situé en République Démocratique du Congo, dans le célèbre Parc National Virunga. Au centre, le lac de lave permanent formé au fond de la deuxième terrasse. La paroi contenant le lac de lave mesure entre 8 et 15 m de hauteur (cf. cette photo sur laquelle on voit un volcanologue en-dessous à gauche, près de la paroi). A droite, les coulées de lave dans la ville de Goma après l'éruption de 2002 qui détruisit 40 % de la ville et asphyxia mortellement 147 personnes. Documents Caters News Agency via Daily Mail, Olivier Grunewald et Goma Esperance.

Selon le volcanologue italien Dario Tedesco de l'Université de Naples Second (Naples II), le Nyiragongo émet autant de dioxyde de carbone que les 450 volcans actifs réunis, ce qui représente également l'équivalent de toutes les émissions de dioxyde de carbone des industries européennes ! Ce volcan est donc non seulement le plus grand pollueur naturel de la planète mais un tueur en puissance.

Comme l'Etna ou le Vésuve, le Nyiragongo est très prisé des touristes, mais d'une année à l'autre les trekkings y sont parfois annulés en raison des éruptions. Ainsi, le 17 janvier 2002, l'éruption du Nyiragongo fissura le flanc sud du volcan sur 13 km, libérant un flot de lave de 200 à 1000 m de large et profond de 2 m qui dévala les pentes à 100 km/h et qui atteignit la ville de Goma située à 10 km de distance sur la rive nord du lac Kivu. L'éuption détruisit au passage 14 villages, 400000 personnes furent évacuées mais 147 personnes furent asphyxiées et périrent suite aux émanations de dioxyde de carbone. Les coulées de lave ont détruit 40 % de la ville et laissèrent 200000 personnes sans abris. Aujourd'hui, Goma est toujours menacée par ce volcan.

Enfin, rappelons que ce sont les dégazages de dioxyde de carbone par les volcans qui a conduit à l'extinction massive du Permien il y a 250 millions d'années. Ce gaz peut donc être considéré à plus d'un titre comme le plus dangereux puisque la plupart du temps il détruit la vie aérobie soit en l'asphyxiant soit en acidifiant les eaux, empêchant les organismes marins de construire leur coquille.

4. Les nuages de dioxyde de soufre : la brume de Laki

Les volcans libèrent également du dioxyde de soufre qui peut parfois tuer des millions d'individus, anéantir les récoltes et affecter le climat. On y prête généralement peu attention car le phénomène est relativement rare. Or ce phénomène est très dangereux car il tue en silence et peut modifier temporairement le climat à l'échelle régionale.

Le paysage volcanique du Lakagigar (Laki) situé dans le sud de l'Islande.

La mémoire collective a oublié l'éruption du Laki, un volcan situé dans le sud de l'Islande qui connut une importante activité en 1783 dont toute la presse de l'époque rendit compte car elle plongea toute l'Europe (de l'Islande à la France jusqu'en Croatie et aux Etats-Unis) dans la souffrance, le deuil et la famine durant plusieurs mois.

En fait, au lieu du Laki nous devrions plutôt considérer le Lakagígar (un mot islandais signifiant "les cratères du Laki") car l'endroit comprend plus de 130 cratères volcaniques comme on le voit partiellement sur la photo présentée à droite et qu'on ne peut parcourir qu'en 4x4 et en groupe pour des raisons de sécurité.

Dans le cas du Lakagigar alias Laki plus que de tout autre volcan, les nuages de gaz libérés par les fissures et les cheminées volcaniques étaient constitués de millions de tonnes de particules composées de dioxyde de soufre, de chlore et d'acide chlorhydrique. Ce gaz provoqua plusieurs effets dévastateurs aux conséquences dramatiques et mortelles. A mesure que le nuage se propagea vers les zones habitées, toute une série de malheurs se sont abattus sur les populations.

Si une éruption de gaz et d'acide similaire devait survenir de nos jours, voici les différents évènements que nous pourrions subir. D'abord au cours de sa progression dans l'atmosphère, le dioxyde de soufre va se mélanger avec la vapeur d'eau pour former des gouttelettes d'acide sulfurique (comme les fumées de combustion du charbon). Ajoutés aux cendres, ces aérosols vont réfléchir l'énergie du Soleil qui ne parviendra plus à réchauffer la surface de la Terre comme l'explique le schéma présenté ci-dessous à droite.

Ces nuages d'acide jaunâtres et nauséabonds vont rester en suspension dans l'air et obscurcir la lumière du Soleil, provoquant une chute des températures, éventuellement de violents orages accompagnés de fortes pluies acides.

Ensuite, lorsque ce gaz retombera sur les populations et les animaux, au contact des muqueuses humides, le dioxyde de soufre va se transformer en acide sulfurique et tuer les victimes qui agoniront pendant des semaines.

Enfin, cet acide brûlera les plantes et les sols. Il s'en suivra une mortalité très importante y compris dans le bétail et une perte totale des récoltes en quelques mois.

Ainsi, l'éruption du Laki débuta le 8 juin 1783 pour ne s'arrêter que le 7 février 1784. Il s'agissait d'une éruption fissurale qui activa une chaîne de 130 cratères simultanément, libérant une énergie équivalent à une VEI 6.

On estime que cette éruption libéra 8 millions de tonnes d'acide fluorhydrique (HF) dans l'atmosphère, un produit très corrosif et décalcifiant et quelque 120 millions de tonnes de dioxyde de soufre qui se transformèrent en autant de litres d'acide sulfurique mortels !

Les principales émissions volcaniques et réactions chimiques suivant une éruption volcanique. Document McGee et al./USGS.

Selon les registres de la population de l'époque on estime que 25 % de la population d'Islande et un pourcentage comparable de la population anglaise touchée par la brume toxique de Laki périt dans d'atroces souffrances ou mourut de faim ou de froid. Dans les fermes, 80 % du cheptel de brebis fut anéanti ainsi que 50 % des bovins et 50 % des chevaux. La catastrophe ne prit fin qu'au printemps 1785.

Les chroniques anglaises de l'époque relatent la présence d'une brume puante, épaisse et persistante dans de nombreuses villes et villages qui n'avaient jamais connu de brume. Voyant l'aspect lugubre du ciel et la mort roder autour d'eux, certains villageois pensaient que les portes de l'Enfer s'étaient ouvertes et que l'Apocalypse était annoncé. La panique fut telle que les curés de certaines paroisses furent contraints par les villageois de pratiquer des exorcismes pour éloigner le Mal.

 Durant la journée, d'épais nuages brunâtres cachaient l'éclat du Soleil tandis qu'à l'aube et au crépuscule le Soleil prenait la couleur du sang. Les villageois n'osaient plus sortir de chez eux de crainte de mourir sous les vapeurs toxiques. L'hiver de 1783 fut très rigoureux en Angleterre et les orages anormalement fréquents et violents.

On relate même que des pays très éloignés comme l'Inde aurait connut une sécheresse exceptionnelle suite à l'éruption du Laki.

Enfin, en Amérique du Nord l'hiver de 1784 fut l'un des plus longs et des plus froids jamais enregistré. Il y eut tellement de neige au New Jersey et au Maryland que les Congressites américains devant voter le Traité de Paris reportèrent leur réunion de quelques semaines. On rapporte également que le Mississippi était gelé à New Orleans et qu'il y avait des glaçons dans le Golfe du Mexique !

Rappelons également que les émanations de soufre ont participé à l'extinction des dinosaures et de 60 à 80 % des espèces existantes il y a 65 millions d'années. En effet, les roches de la région du Mexique sont riches en soufre. Sous l'impact du météorite qui percuta le Yucatan à la vitesse de 13 à 25 km/s, les roches furent pulvérisées et ont libéré du dioxyde et/ou du trioxyde de soufre dans l'atmosphère et dans l'eau où il se lia en quelques heures avec les molécules d'eau en créant de l'acide sulfurique. Une partie de cet acide stagna dans l'atmosphère puis retomba sous forme de pluies acides tandis qu'une autre patrie acidifia les eaux de surface, tuant en quelques semaines de nombreuses espèces marines et terrestres qui avaient survécu au premier cataclysme (onde de choc, mégatsunami et incendies).

5. Les pluies acides

Selon un rapport de l'UNEP, en 2003 les sources naturelles de dioxyde de soufre (SO2) comprenant celles émises par les volcans, stockés dans les océans, produites par les décompositions biologiques et les feux de forêt représentent une production comprise entre 80-280 millions de tonnes d'oxydes de soufre par an. Rien que le volcan Kawah Ijen de Java célèbre pour son lac acide vert et ses flammes bleues produit 6 tonnes de soufre par jour et l'air en concentre suffisamment pour intoxiquer et tuer à petit feu les récolteurs de soufre en quelques dizaines d'années.

Les émissions de soufre à l'état gazeux peuvent produire de l'acide sulfurique (H2SO4) et générer des pluies acides. Cet acide se forme en deux étapes. D'abord le dioxyde de soufre émis par le volcan s'oxyde au contact de l'oxygène de l'air pour former du trioxyde de soufre selon la formule :

SO2 + 1/2 O2 → SO3

Ensuite, cette molécule se combine à l'eau (ou la vapeur d'eau dans l'air) pour former de l'acide sulfurique (pH <1), une réaction fortement exothermique :

SO3 + H2O → H2SO4 + chaleur

L'acide sulfurique est naturellement transparent et incolore mais il peut se colorer lorsqu'il se combine avec des métaux : cet acide devient vert en présence de sels ferriques, bleu en présence de sels de cuivre ou blanc en présence de sels de zinc.

Lorsqu'il est en suspension dans l'air, l'acide sulfurique forme des gouttelettes d'environ 80 microns de diamètre dont une partie va réfléchir la lumière et l'autre partie va absorber son énergie. Si les quantités de cendres et de soufre émises dans l'air sont très importantes (VEI 6 et supérieure) l'atmosphère va se réchauffer tandis que le sol se refroidira. Ce phénomène va modifier le comportement des masses d'air à grande échelle et provoquera un changement climatique temporaire qui peut durer entre quelques mois et plus d'un an avec une chute moyenne de la température globale qui peut dépasser 0.5 ou 1°C.

A voir : Webcams installées près des volcans

A gauche, le volcan du Popocatepelt au Mexique culminant à 5426 m. Réactivé depuis les années 1990, il menace des millions d'habitants dont ceux de Mexico qui est à 70 km. Le 18 avril 2016, l'aéroport de Mexico fut temporairement fermé en raison des chutes de cendres. Le 29 et 30 novembre 2016, en l'espace de 24 heures il produisit 324 éruptions, éjectant des cendres jusqu'à 5 km d'altitude, forçant la femeture de l'aéroport de Puebla durant toute la matinée. A droite, le volcan Karyms, le plus actif de la péninsule du Kamchatka culminant à 1536 m et dont les flancs sont entièrement recouverts de laves récentes. Ce volcan est en éruption chaque année. L'éruption de 1996 eut des conséquences locales qui se ressentirent pendant plus de 15 ans (voir le texte pour les explications). Documents Bruno Perousse et Domaine public.

Généralement les pluies acides sont composées d'un mélange de gaz dissous dans les gouttelettes d'eau : oxyde de soufre (SO2 et SO3), oxyde d'azote (NO et NO2) qui régissent avec l'oxygène (O2) pour former respectivement de l'acide sulfureux (H2SO3) ou sulfurique (H2SO4) et de l'acide nitrique (HNO3). On peut également trouver des traces d'acide chlorhydrique (HCl), d'acide fluorhydrique (HF), d'acide formique (CH2O2), d'acide acétique (C2H4O2), etc. Ces pluies peuvent détruire les récoltes, les bois, les prairies et tuer toute vie dans les lacs et les fleuves à plusieurs dizaines de klilomètres à la ronde pour les éruptions les plus violentes.

Un cas récent est l'éruption du Karyms, le volcan plus actif de la péninsule du Kamchatka (entre la Russie et le Japon) dont on voit une photo ci-dessus à droite. L'éruption du 2 janvier 1996 fut précédée d'un séisme de magnitude 7.1 qui provoqua un tsunami de 20 m de hauteur. Selon le volcanologue Yuri Taran, durant les 18 heures que dura l'éruption, le volcan libéra 30 à 40 millions de tonnes de matière pyroclastique saturées de fluides acides. Le fallout composé d'un mélange de sodium, de calcium, de magnésium et de sulfates retomba dans le lac de Karymsky qui jusque là était composé d'eau douce, très clair et poisonneux. Après l'éruption son pH chuta de 7.5 à 3.2 (du jus de fruit au vinaigre) et la couleur de l'eau d'ordinaire bleue verdâtre devint jaune-orange et turpide. Les poissons ne sont pas morts par l'acide comme dans le film "Le pic de Dante" mais ébouillantés par la chaleur remontant du fond du lac. Après cette catastrophe écologique, il fallut attendre 16 ans pour que la situation revienne presque à la normale. En 2012, on releva dans le lac un pH de 7.54 mais il était devenu trois fois plus salé qu'avant l'éruption et le resta car des sources chaudes alimentent le lac en sels minéraux.

Selon les chercheurs, il possible que l'éruption du Santorin vers 1610 avant notre ère en mer Égée fut à l'origine des fameuses "Dix plaies d'Égypte" relatées dans la Bible. En effet, on retrouve dans le récit de l'Exode des caractéristiques qui correspondraient aux conséquences des retombées d'un nuage de poussière et des pluies acides sur l'Égypte. On y reviendra.

Il est certain que dans le passé la Terre connut périodiquement ce type de catastrophes et des bien plus graves encore, telle l'éruption du Toba, du Santorin ou du Yellowstone. Heureusement, elle sut retrouver son équilibre mais non sans subir la perte de millions d’espèces vivantes et en remodelant sa surface.

A propos de l'assurance contre les catastrophes naturelles

A l'intention des touristes visitant des volcans actifs ou en éruption, précisons que les assurances couvrent les catastrophes naturelles mais certaines ne tirent leurs effets par exemple (cas d'un assureur suisse) que pour "un phénomène naturel imprévu et soudain revêtant un caractère de catastrophe. L'évènement causant le dommage est déclenché par des processus géologiques ou météorologiques". On en déduit que sont exclues les éruptions ayant été annoncées (les éruptions sont généralement plus faciles à prévoir que les séismes) et les accidents qui en découlent suite à des comportement irresponsables. Nul n'étant à l'abri d'un accident, mieux vaut donc se renseigner avant de partir sur les conditions d'exclusions de votre police d'assurance. En cas de doute, contactz un volcanologue pour savoir de quelle manière il est assuré en mission et surtout ce que son assurance ne couvre pas. Un homme averti en vaut deux en espérant que ce type d'assurance ne doive jamais tirer ses effets.

Pour plus d'informations

Sur ce site

Le supervolcan de Yellowstone

L'explosion du Santorin et du Krakatoa

Les Dix plaies d'Égypte

Sur Internet

Global Volcanism Program, Smithsonian Institution

Volcano Global Update Centre, groupe public Facebook US (géré par le MTU)

Earth On Fire, l'actualité volcanologique

Volcanoes and volcanism, groupe public Facebook US

Webcams installées près des volcans

Sand Atlas (les différents types de laves)

Volcanic Rock Classifications and Data (propriétés des roches), U.California Press e-Book

Rocks under the Microscope, U.Oxford/OESIS

Classification des roches magmatiques, Volcanogeol

Classification des roches, CSTC

Du minéral à la roche, Pierre-André Bourque/U.Laval, 2004

Clef d'identification visuelle des roches, Pierre Bédard

Liste des roches par taille de grains, GéoWiki

Minéralogie des laves de l'Etna, Roberto Clicchiatti/CNRS, 2001

Géologie, présentations et supports de cours en ligne

Le volcanisme et les crises de la biodiversité (PDF de 21.7 MB), Pierre Thomas/ENS/OSU Lyon

Cours de géologie, Pierre-André Bourque/U.Laval, 2016

Cours de pétrographie, Pierre-André Bourque/U.Laval, 2016

GeoWiki

Geology.com

Livres

Mémo visuel de géologie, Yves Lagabrielle et al, Dunod, 2013

Atlas de Géologie-Pétrologie Jean-François Beaux et al., Dunod, 2013

The Gregory Rift Valley and Neogene-Recent Volcanoes of Northern Tanzania, s/dir J.B.Dawson, Geological Society, 2008.

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