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Le volcanisme
Le volcanisme


Sommaire de la page (Articles, Dossiers, Études...) : Généralités / I. La répartition des volcans / II. Typologie de l'activité volcanique et des laves.: Les laves basaltiques - Les volcans effusifs ; Les autres types de laves - Les volcans explosifs / III. Phénomènes associés : Les nuées ardentes ; Les blasts ; Les lahars ; Les avalanches de débris ; Les écoulements gazeux / Photographies du Piton de la Fournaise (11 novembre 2009) /

Un volcan encore actif en France sous le Lac Pavin /
Super-éruptions, climat et survie de l'espèce humaine face à la chute brutale des températures /
Dossier Volcanisme /
L'éruption du volcan islandais Eyjafjöll suscite l'inquiétude /
Inquiétante éruption volcanique en Islande /
Le volcan islandais Eyjafjöll est entré dans une phase plus violente et explosive /
Les leçons de l'éruption islandaise /
Le supervolcan du Yellowstone en passe de se réveiller ? /
Le supervolcan de Yellowstone se déforme et enfle /
En vidéo : hommage à Katia et Maurice Krafft, décédés il y a 20 ans /
Le réveil d'un supervolcan prendrait moins de 100 ans ! /
À Santorin, le volcan Néa Kaméni grandit /
Corrélats /


Les volcans, sous quelque forme qu'ils se présentent, sont des exutoires ouverts à la surface de la croûte terrestre ou au niveau des rifts océaniques, pour permettre à l'activité du magma (asthénosphère) de s'équilibrer.

La plupart des volcans se situent sur le cercle de feu du Pacifique, les autres se répartissent aux Antilles, en Afrique de l'Est et Centrale et sur le pourtour méditerranéen.

Le volcan mexicain El Chichón, après son éruption de 1983.
Sur la photographie ci-contre, on voit parfaitement les figures d'érosion qui furent creusées dans les cendres par la neige qui fondit au moment de l'éruption.


Ces cendres en suspension dans l'eau de fonte furent à l'origine de coulées boueuses torrentielles d'une grande amplitude et d'une grande violence. Ces coulées sont appelées lahars.

Le volcan El Chichón libéra des quantités phénoménales d'aérosols sulfureux dans l'atmosphère. Le nuage ainsi formé tourna dans la haute atmosphère pendant plusieurs mois pendant lesquels il intercepta les rayons lumineux et entraîna des modifications notables des températures moyennes des régions survolées.

Il existe environ 500 volcans actifs et plusieurs dizaines de milliers que l'on dit éteints, simplement parce que leur dernière éruption remonte à des temps très anciens, supérieurs souvent au laps de temps de leur période moyenne de sommeil. Rien n'empêche à un volcan ancien de se réveiller. Un au moins de nos volcans d'Auvergne est considéré par les volcanologues comme susceptible de le faire.

En France, les volcans principaux se situent en Martinique (Montagne Pelée, dernière éruption 1902), en Guadeloupe (La soufrière, 1976) et à la Réunion (Le piton de la Fournaise, ce volcan entre en éruption tous les deux ans environ).

Le risque volcanique, qu'il s'agisse de manifestations effusives, explosives ou phréatiques, parce qu'il est fortement prévisible, ne devrait pas avoir de conséquences humaines (autres que sur les volcanologues comme sur le mont St Helens ou le Pinatubo), au moins si des dispositions sont prises à temps pour l'évacuation des populations. Il n'en va pas de même avec les lahars ou les éruptions gazeuses carboniques (Lac Nio). Toutefois, on sait maintenant dégazer des lacs de cratères dans lesquels le dioxyde de carbone s'accumule et prévenir de tels accidents.

Cela dit, les atteintes aux biens et à l'environnement, en cas d'éruption, de coulée de lave ou de boue, de recouvrement du paysage sous des cendres sont inéluctables. Mais ces laves et ces cendres sont souvent extrêmement fertiles et attirent, une fois l'éruption passée, une forte concentration humaine pratiquant l'agriculture.

La prévention du risque volcanique dépend avant tout de la qualité de suivi de l'activité volcanique laquelle permet de déclencher des bulletins d'alerte suffisamment tôt pour prendre les mesures appropriées d'évacuation des populations.




LE VOLCANISME

Le mont Saint Helens, avant et
après l'éruption du 18 mai 1980
I. La répartition des volcans

L'étude de la répartition des volcans à la surface de la Terre fait apparaître :

1°) qu'ils ne sont pas répartis au hasard ;

2°) que cette répartition est essentiellement en relation avec la tectonique des plaques.


C'est ainsi que l'on trouve des volcans :

1°) dans les zones de subduction, c'est-à-dire dans les zones où une plaque glisse sous une autre. Les volcans de la ceinture de feu du Pacifique caractérisent les zones de subduction continentale. Les volcans des arcs insulaires (Caraïbes, Indonésie) et des arcs méditerranéens, tyrrhénien en Italie et égéen en Grèce caractérisent les zones de subduction océanique.

2°) dans les zones de rift, c'est-à-dire au niveau des fossés d'effondrement le long d'une fracture de l'écorce terrestre, là où les épanchements de lave basaltique à l'origine des planchers océaniques se produisent. Les rifts sont principalement représentés le long des dorsales médio-océaniques qui peuvent émerger comme en Islande et diverses îles de l'Atlantique Sud. Parfois les rifts sont continentaux. C'est surtout le cas le long de la fracture qui traverse toute l'Afrique de l'Est.

3°) Il existe aussi des volcans isolés sur des points chauds de l'écorce terrestre. C'est le cas des volcans hawaïens, du piton de la Fournaise à la Réunion, de l'Erebus en Antarctique (Île de Ros).

II. Typologie de l'activité volcanique et des laves.

La répartition des volcans offre une idée assez précise du type d'activité des volcans. D'une manière générale, les volcans situés sur les zones de subduction sont de nature explosive (volcans gris) ; les volcans isolés et les volcans situés sur les rifts sont de nature effusive (volcans boucliers).

Les volcans explosifs présentent davantage de dangers que les volcans effusifs. Cela tient essentiellement à la nature des laves qu'ils produisent.

1°) Les laves basaltiques / Les volcans effusifs /

Les laves basaltiques représentent plus de 90 % des laves des volcans effusifs. Ce sont des laves très fluides. Cette fluidité est directement en rapport avec leur teneur en silice qui est nulle ou insignifiante.

Les laves basaltiques sont produites par deux types de volcanisme :

a) Les coulées issues d'éruptions fissurales

Les coulées fissurales sont des épanchements de lave qui se produisent le long de fissures et donnent des basaltes de plateau. Elles peuvent couvrir de très vastes étendues, à la surface de la terre et sont responsables de la formation de ce que les géologues appellent des trapps, c'est-à-dire des empilements de coulées successives de lave qui constituent après érosion un gigantesque escalier.

b) Les coulées issues d'éruptions ponctuelles

Autrement dit, ce sont des coulées qui s'échappent du cratère ou des flancs d'un volcan. Les éruptions dites hawaïennes se caractérisent par une lave très fluide et à haute température. La lave jaillit en fontaines le long des fissures qui peuvent atteindre plusieurs centaines de mètres de haut et se répandent ensuite en coulées. Elles forment des volcans aux pentes douces appelés des "volcans-boucliers".

On en distingue généralement trois types :

» Les volcans des points chauds / Les volcans hawaïens (Mauna loa, Kilaunea), la Fournaise à la Réunion en sont de bons exemples. Les laves qu'ils produisent sont extrêmement fluides au point de s'écouler comme le ferait une coulée boueuse très liquide, c'est-à-dire avec des vitesses de l'ordre de 40 à 60 km /h. Le plus souvent, les coulées de lave s'effectuent à des vitesses inférieures à 10 km/h, vitesse que les géologues considèrent déjà comme très rapide.

» Les volcans situés sur le rift / Le Nyiragongo ou l'Erta-Ale dont les cratères renferment un lac de lave en sont de bons exemples.

» Les volcans des zones de subduction / Les volcans effusifs dans ces zones sont rares. Mais quelques volcans émettent une lave basaltique, qui bien qu'elle soit enrichie en silice demeure relativement fluide. Généralement, ces volcans ont à la fois une activité effusive et une petite activité explosive de type strombolienne. L'exemple le plus caractéristique de volcan mixte est sûrement l'Etna.

D'une manière générale, les volcans effusifs sont peu dangereux puisque, sauf imprudence, il est très facile de se mettre à l'abri d'une coulée de lave. Le seul vrai danger provient des risques d'une vidange brutale d'un lac de lave comme ce fut le cas, assez récemment, à Hawaï ou sur les pentes du Nyiragongo. Il n'en est pas de même pour les pertes matérielles, les modifications paysagères, les atteintes au infrastructures, etc.

2°) Les autres types de laves / Les volcans explosifs /

Les autres laves que les laves basaltiques sont classées en fonction de leur teneur en silice. Plus la teneur en silice est importante et moins la lave est fluide. Il arrive que la lave soit tellement visqueuse qu'elle obture le cratère du volcan qui, sous la poussée des gaz et de la vapeur d'eau qui provient du magma finit par exploser complètement comme le fit le Krakatoa ou seulement partiellement comme ce fut le cas du Mont St Helens.

Les éruptions explosives dites verticales se produisent généralement au sommet d'un cône volcanique avec des émissions importantes de gaz, de fumées, de vapeur d'eau, mais aussi des projections de lave, de cendres, de bombes ou de blocs, parfois gigantesques.
Selon la teneur des laves en silice et en eau, on distinguera différents types d'éruption :

a) Les éruptions magmatiques

Elles sont liées à de fortes teneurs en gaz dans le magma. Elles donnent lieu à des éruptions qualifiées de :

» Stromboliennes (laves moyennement fluides)

Les éruptions stromboliennes alternent les phases explosives et les phases effusives. Le volcan est constitué d'une succession de couches de cendres, de bombes et de blocs et de couches formées par les coulées de lave. Ces éruptions durent de quelques jours à quelques années. Chaque nouvelle arrivée de magma à la surface fait apparaître un nouveau volcan. Le nom de ces éruptions a été donné par le Stromboli (Italie du Sud) qui est actif en permanence depuis 2500 ans. Ces éruptions sont peu dangereuses car elles produisent peu de téphra (cendres), et seulement dans un rayon de quelques centaines de mètres ou quelques kilomètres du cratère. Le panache de fumée atteint quelques centaines de mètres.

» Vulcaniennes (laves peu fluides ou assez visqueuses)

Les éruptions vulcaniennes sont caractérisées par un magma très visqueux qui a souvent du mal à remonter à la surface. Il s'accumule au-dessus de la cheminée où il refroidit en formant un dôme. Un bouchon se crée à la sortie du cratère et bloque les gaz. Quand la pression des gaz devient trop forte, le bouchon explose en projetant des cendres, des scories et des bombes à plusieurs kilomètres de haut. Puis, le processus recommence. Le volcan a une forme de cône de faible altitude composé essentiellement de cendres et de blocs. Les éruptions, entrecoupées de brèves explosions sont dangereuses. Ces éruptions peuvent précéder une phase plinienne (cas du Mont Saint Helens en 1980), dans un style transitoire ou se répéter régulièrement lors d'une crise éruptive pendant des jours, des mois ou des années (Sakurajima, Semeru).

» Pliniennes - péléennes* (laves extrêmement visqueuses) [* pour plus de renseignements sur les transitions de type péléen plinien : www.ipgp.jussieu.fr]

Les éruptions pliniennes - péléennes sont dues à une lave, riche en silice et très visqueuse. Elle ne peut pas s'écouler et s'accumule donc en haut du cratère jusqu'à former un dôme ou une aiguille. Quand la pression des gaz devient trop importante, la base du dôme se déchire et laisse s'échapper une nuée ardente constituée de laves, de gaz brûlants et de blocs qui sont projetés à plusieurs centaines de km/h. L'explosion est très destructrice et souvent précédée d'une onde de choc. Ces éruptions sont particulièrement dangereuses. Elles sont surtout la cause du plus grand nombre de décès. Elles sont continues pendant quelques heures ou jours, formant des colonnes éruptives de plusieurs dizaines de km de haut.

Ces éruptions sont souvent suivies d'éruptions d'effondrement qui ont lieu quand le volcan commence à être moins actif. Au cours de sa vie, le volcan a rejeté une quantité importante de magma et un vide s'est ainsi créé sous lui. C'est de cette façon que des caldeiras se forment à la suite de l'effondrement du cône (Crater Lake Santorin, Krakatoa).

b) L'activité explosive liée à l'interaction eau-magma

L'eau dans le sous-sol ou en surface crée des perturbations de l'activité volcanique et génère deux nouveaux types d'éruptions, à savoir :

» Les éruptions hydromagmatiques : ces éruptions résultent de l'interaction explosive entre un magma ascendant et les eaux superficielles. Ces éruptions violentes créent parfois de larges cheminées en forme d'entonnoir, les diatrèmes ou pipes, surmontés par un grand cratère appelé maar (cratère d'explosion volcanique en forme de cuvette souvent occupé par un lac). Le lac Pavin dans le Massif Central en est un bon exemple.

» Les éruptions phréatiques : ces éruptions sont liées à la vaporisation d'eau superficielle sans éjection de magma ; l'explosion reste liée uniquement à l'eau surchauffée, il n'y a pas d'éruption volcanique au sens strict. Ce fût le cas de la Soufrière en Guadeloupe en 1976-77, au cours de laquelle Sa Suffisance le Docteur Allègre, futur ministre de l'éducation, pourfendeur des mammouths et néanmoins spécialiste de canicule, s'illustra par sa grande soumission caméléonesque au pouvoir politique en place.

c) Les risques

Les dangers et les risques liés aux retombées de cendres ou de projectiles ne sont pas très importants. Pourtant, il font plus de victimes que les coulées de lave. Les victimes, le plus souvent, il faut le dire, sont surtout victimes de leur imprudence.

» Les risques de retombées balistiques (bombes) sont généralement faibles pour les biens et les personnes, car la portée maximum des projectiles n'est pas importante.

» Les cendres sont des produits qui peuvent être transportés latéralement par le vent, notamment le jet stream. Les cendres peuvent faire plusieurs fois le tour de la terre et générer une pollution globale et des modifications significatives du flux solaire, comme ce fut le cas avec les cendres émises par El Chichón. Les impacts climatiques résultants furent très importants dans ce cas. Sinon, les risques sont faibles et surtout matériels. Par contre, les retombées peuvent être fatales comme ce fut les cas au cours de l'éruption du Vésuve en 79 qui fit plusieurs milliers de morts à Pompéi.

III. Phénomènes associés

1°) Les nuées ardentes

Les nuées ardentes sont des écoulements pyroclastiques dont l'émission est dirigée et en contact avec le sol. Ce sont des mélanges variables de gaz, de particules solides, de cendres et même de blocs. Ces écoulements se déplacent à grande vitesse (jusqu'à 300 km/h) et les gaz propulsés sont toujours à très haute température (jusqu'à 500°C).

Les nuées ardentes de type Pelée résultent d'une éruption qui prend naissance dans le flanc du volcan. La destruction latérale du dôme génère une émission sub horizontale et du fait de la pesanteur et de la résistance de l'air, le nuage ne s'élève pas, mais court à la surface du sol où toute vie est irrémédiablement détruite.

Les nuées ardentes peuvent aussi résulter de l'effondrement d'une colonne éruptive. Dans ce cas, tous les flancs du volcan se retrouvent sous la nuée (nuées de type St Vincent) ou bien encore être générées, comme les avalanches de neige poudreuse, quand une accumulation de cendres, de lave et de différents autres matériaux dépasse les forces de cohésion de la masse instable sur la pente et dévale alors la pente en formant un aérosol (nuées de type Merapi).

Quels ques soient les types de nuées auxquelles on peut avoir à faire, la question de leur dangerosité se pose en terme de vitesse de déplacement de la nuée et de distance sur laquelle la nuée est dangereuse. C'est ainsi qu'un vulcanologue, dans ses derniers propos, nous dit qu'il fait le choix d'enregistrer ses dernières images quand il voit une nuée ardente démarrer, pourtant à plusieurs kilomètres de son poste d'observation, mais en se déplaçant à des vitesses qui ne lui autorisent aucun repli.

La vitesse de déplacement et la distance parcourue par une nuée ardente sont essentiellement en corrélation avec la texture des matériaux transportés. Plus ces matériaux sont finement divisés et riches en gaz, plus ils sont chauds, plus ils déplacent vite et plus les distances qu'ils parcourent sont longues. Il arrive souvent que les nuées ardentes formées de matériaux fins remontent des pentes et franchissent des crêtes sans perdre beaucoup de leur dangerosité. On parlera de déferlantes pyroclastiques. Les coulées pyroclastiques faites de matériaux plus grossiers ou plus lourds se contentent de suivre les lignes de plus grande pente des talwegs qu'elles empruntent.

2°) Les blasts

Les blasts sont des déferlantes pyroclastiques de très forte intensité, le plus souvent dirigées latéralement, se déplaçant à grande vitesse en s'évasant et pratiquement composée uniquement de gaz très chauds.

La nuée du Mont Saint Helens de 1980 fut en réalité un blast. Naissant dans le flanc du volcan, le nuage de gaz forma un éventail sur 180° environ, couvrit une surface d'environ 650 km2, parcouru plus de 25 km en moins de 30 secondes, donc à une vitesse de l'ordre de 250 à 300 mètres par secondes, pratiquement supersoniques : de 900 à plus de 1000 km/h. La vitesse de déplacement et la température des gaz (250 à 350° C) expliquent que tout soit détruit sur le passage d'un blast.

3°) Les lahars

Les lahars se présentent soit sous forme de coulées de débris (> 50% blocs), soit sous forme de coulées de boue (> 50% de matériaux fins sables, limons, argiles).

On distingue deux grandes catégories de lahars :

a) Les lahars primaires ou lahars chauds.

Ils se produisent pendant l'éruption magmatique. L'origine des lahars primaires est assez variée. La plus fréquente est liée à la fonte brutale des neige ou des glaces présentes sur le cône volcanique lorsque la montée du magma dans la cheminée l'échauffe ou bien au contact des gaz chauds ou des laves. Ce fut le cas du lahar généré par la fonte de moins de 10 % des neiges accumulées sur le dôme du Nevada del Ruiz, mais qui coûta la vie à plus de 25 000 personnes. Les autres origines peuvent être la pénétration d'une nuée ardente dans un cours d'eau ou un lac dont les digues se rompent ou sont simplement débordées. D'autres origines sont trouvées dans la simultanéité d'une éruption et de très fortes pluies, comme ce fut le cas pour une éruption du Pinatubo. Enfin, il peut arriver qu'un lac de cratère déborde soit au cours d'une montée du magma sous-jacent, soit par trop-plein, soit en cas de rupture des parois de rétention. Ces débordements qui ne sont pas liés à une activité éruptive sont totalement imprévisibles d'autant qu'ils se passent à très haute altitude et dans des endroits très peu fréquentés d'où une alerte ne peut guère facilement être donnée ou transmise.

b) Les lahars post-éruptifs, secondaires ou froids.

Ils sont consécutifs à des remaniements des matériaux accumulés, parfois depuis longtemps sur les pentes d'un volcan. Ils peuvent être de nature avalancheuse, c'est-à-dire que, suite à une rupture de charge sur un versant, les matériaux dévalent et se mettent en aérosols ou bien ce sont des coulées de boues. Dans ce cas, la charge massique des matières en suspension dans l'eau peut être considérable. Le mélange eau - cendres peut atteindre des densités élevées, jusqu'à 1.3 - 1.4, c'est-à-dire des densités qui autorisent la flottaison des blocs de rochers et leur transports sur de longues distances. Cette viscosité explique aussi, en partie au moins, comment de tels lahars se montrent capables de franchir des crêtes, de ne pas suivre les lignes de plus grande pente des talwegs et prendre quelques libertés avec la pesanteur.

Les lahars sont un facteur de risque plus important encore que les nuées ardentes. Ces dernières cinquante années, les lahars ont fait près de 50 000 victimes. La prévention de ce risque ne peut se faire qu'en repérant et cartographiant ce risque sur les flancs d'un volcan, un peu à la manière dont on établit les PPR dans notre pays. Puis, en mettant en place une politique d'occupation de sols excluant radicalement toute activité humaine dans les zones de lahars potentielles. Plus facile à écrire qu'à faire, surtout dans un certain nombre de pays émergents où les surfaces de terre fertile sont limitées et où la lutte contre la pauvreté reste balbutiante.

4°) Les avalanches de débris

Ce sont des écoulements pyroclastiques et volcanoclastiques issus de l'écroulement d'un flanc de l'appareil sommital.

Il en existe deux grands types :

» L'avalanche est gravitaire : la roche altérée, notamment dans des zones hydrothermalisées (fumerolles, solfatares) entraîne des écroulements par simple gravité, parfois accompagnés d'un faible dégazage.

» L'avalanche est provoquée par une pression interne du crypto-dôme. Par exemple, un tiers du Mont Saint Helens glissa en moins de 15 secondes mettant en place une caldera en forme de fer à cheval.

5°) Les écoulements gazeux

Les gaz sont présents dans toutes les éruptions explosives. Les nuages de gaz près des volcans sont généralement des mélanges, plus ou moins odorants, toxiques, lacrymogènes, etc. et l'approche et l'observation d'un volcan nécessitent souvent le port d'un appareil respiratoire autonome. Il arrive aussi que les gaz émis soient parfaitement inodores. C'est le cas particulièrement de deux gaz fréquemment émis au cours du dégazage des laves, à savoir l'oxyde de carbone et surtout le dioxyde de carbone. Ce gaz, plus lourd que l'air, dévale les flancs du volcan et asphyxie tous les êtres vivants aérobies, c'est-à-dire surtout les animaux sauvages, domestiques et les humains.

Le cas le plus dramatique, ces dernières années, fut celui du lac Nyos au Cameroun et qui fit près de 2000 morts en 1986. Depuis, on a installé sur ce lac des dispositifs de dégazage en continu par pompage des eaux profondes qui sont projetées à grande hauteur au-dessus du lac où elles retombent, dégazées, et s'y (re)mélangent. Ce risque d'écoulement gazeux existerait sur certains des lacs de cratère des volcans du massif Central (Lac Pavin).




Quelques photographies du Piton de la Fournaise (Réunion) prises par Mireille Canin (mireillecanin@yahoo.fr) le 11 novembre 2009 :






Un site très complet sur la géologie, la tectonique des plaques, les séismes, le volcanisme, etc.:
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/intro.pt/planete_terre.html

http://terreetvolcans.fr/

http://sthioul-h.chez.tiscali.fr/index.php
(volcans)

Autres Sites Internet et articles :
http://www.prim.net/actu/archives/volcanisme.html
http://www.cemagref.fr
http://www.brgm.fr/volcan/
http://www.catnat.net
http://www.prevention2000.org/cat_nat

____________________

Des photos du Mont Saint Helens :
http://vulcan.wr.usgs.gov/Volcanoes/MSH/Images/MSH04/

http://www.notre-planete.info/images/phenomenes.php (photographies phénomènes naturels)




[ Corrélats : Risques Naturels Majeurs / ...]

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