Le volcan fascine.

Le volcan fascine. Sous la quiétude de ses pentes fertiles sommeille l'incertitude de son prochain réveil. Les progrès récents de la volcanologie ont permis de mieux comprendre l'origine des magmas, les facteurs déclenchant les éruptions, ainsi que la dynamique évolutive de celles-ci. Les laboratoires qui surveillent certains volcans actifs de la planète sont désormais capables de décrypter les signes précurseurs des éruptions, mais les prévisions restent très aléatoires. La volcanologie est la science qui étudie et tente de comprendre l'activité des volcans afin d'en prévoir les éruptions. Les activités de l'Etna - grondements, explosions, rougeoiements - étaient, pour les Grecs, les manifestations du travail d'Héphaïstos, dieu du feu, qui, aidé des Cyclopes dont l'oeil unique rappelle la forme d'un cratère volcanique, forgeait l'armure d'Hercule, le bouclier d'Achille ainsi que les flèches d'Apollon. Les Indiens du Wyoming pensaient que Devils Tower, une intrusion de lave prismée, avait brusquement surgi de terre afin de sauver sept fillettes de la poursuite d'un ours gigantesque qui aurait alors, de rage, labouré la montagne de ses griffes. Quant aux Hawaiiens, ils vénèrent encore la déesse Pelée, réfugiée dans le cratère du Kilauea et dont les colères ont déjà déclenché de terribles éruptions. Mythes, légendes et croyances ont de tout temps aidé les hommes à surmonter la crainte que leur inspirent les paroxysmes éruptifs. Progressivement, l'imagination populaire a cédé la place à la curiosité, à l'étude, à l'interprétation, donnant naissance à la volcanologie. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats Cyclopes Etna Héphaïstos Naissance de la volcanologie On doit aux anciens Grecs les premiers essais de rationalisation du phénomène volcanique. Pour Thalès, la Terre était un disque flottant sur un océan dont les tempêtes déclenchaient séismes et éruptions. Anaximandre invoquait la rencontre du froid et du chaud comme mécanisme déclencheur. Platon supposait l'existence d'un énorme fleuve souterrain, le Pyriphlégéton, alimentant en permanence les bouches éruptives. Quant à Aristote, séismes et éruptions n'étaient pour lui que les spasmes d'un organisme vivant nommé la Terre. Quelques philosophes sont allés, au péril de leur existence, vérifier sur le terrain la réalité de leurs interprétations. C'est ainsi qu'Empédocle s'était fait construire un observatoire au sommet de l'Etna, dans le cratère duquel il finit par se jeter, désespéré par l'inefficacité de son travail. Pline l'Ancien décrivit minutieusement dans son Histoire naturelle les éruptions qu'il observait ; il périt lors de celle du Vésuve de 79 après J.-C., en se portant au secours des habitants de Pompéi et de Stabies. Il faut ensuite attendre la Renaissance pour que quelques progrès voient le jour en volcanologie. Deux grands courants de pensée s'affrontèrent alors. Abraham Werner, fondateur du neptunisme, pensait que la Terre avait été longtemps recouverte par un océan au sein duquel toutes les roches se seraient formées par précipitation, les roches volcaniques - d'origine récente - n'étant que la conséquence des feux de charbon. À l'opposé, James Hutton (1726-1797), fondateur du plutonisme, affirmait qu'au centre de la Terre existait une zone en fusion, les éruptions n'en étant que la manifestation extérieure. C'est cette théorie qui fut peu à peu privilégiée au XIXe siècle, grâce à de nombreuses découvertes. Robert Bunsen réalisa les premiers prélèvements de gaz volcaniques sur l'Hekla, en Islande, en 1846. Henri Sainte-Claire-Deville découvrit que la nature et le rapport des gaz varient au cours d'une éruption. Henry Sorby, s'inspirant des travaux de William Nicol, effectua les premières observations de lames minces au microscope polarisant. Enfin, Norman Bowen synthétisa, pour la première fois, des minéraux en laboratoire. La volcanologie moderne a pour but de prévoir les éruptions. Elle se fonde sur l'observation permanente des volcans actifs. Le premier de ces observatoires fut créé par Ferdinand II de Bourbon en 1841 sur le Vésuve. Thomas Jaggar en implanta un sur le Kilauea en 1912 ; en 1928, c'est l'observatoire de l'Asa, au Japon, qui vit le jour. Il fallut attendre 1953 pour que celui de l'Etna fût édifié, à l'instigation d'Alfred Rittman et d'Haroun Tazieff ; il fut ensuite détruit lors d'une éruption. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats Anaximandre Aristote Bunsen Robert Wilhelm Empédocle Etna Ferdinand Hekla Platon Pline - Pline l'Ancien Pompéi Sainte-Claire-Deville Henri Stabies Tazieff Haroun Terre - L'histoire de la Terre - Introduction Thalès Vésuve Les livres Tazieff Haroun, page 5054, volume 9 L'origine des magmas La synthèse des données fournies par différentes études a permis de caractériser la rochemère des magmas, la pyrolite, pierre (lithos, en grec) qui se compose principalement de pyroxène et d'olivine. C'est elle qui constitue le manteau. Il n'existe à l'intérieur du globe terrestre que deux zones présentant des roches en fusion : le noyau externe - mais celuici, trop profond, est de plus séparé de la surface par des roches à l'état solide - et la LVZ (Low Velocity Zone), étroite bande de roches partiellement fondues qui sépare la lithosphère de l'asthénosphère. Le reste de la planète est à l'état solide, la pyrolite aussi. Pourquoi celle-ci subit-elle alors une fusion donnant naissance au magma qui s'épanche en surface ? L'état physique d'une roche est déterminé par les valeurs de trois paramètres : la température, toute augmentation conduisant à la fusion ; la pression, toute baisse conduisant au même résultat ; la présence de fluides, eau le plus souvent, qui facilitent la fusion à des températures plus faibles ou à des pressions plus élevées. Chaque type de volcanisme peut être associé à une cause locale de fusion du manteau. Dans les zones de subduction, c'est la présence de fluides emprisonnés par les sédiments et entraînés en profondeur par la plaque plongeante. Dans les zones de distension, c'est la baisse de pression due à l'écartement des plaques. Enfin, pour le volcanisme intraplaque, dit de point chaud, c'est l'existence d'une température anormalement élevée sans que l'on en comprenne encore la cause. Le magma obtenu, appelé magma primaire, n'est jamais plus que le résultat d'une fusion partielle de la pyrolite, les conditions physico-chimiques actuelles régnant au sein de la planète n'autorisant qu'un taux de fusion ne dépassant pas les 30 %. Quelle est la composition de ces magmas primaires ? La pyrolite, roche hétérogène, est composée de différents minéraux n'ayant pas tous les mêmes propriétés. Certains, appelés magmatophiles, sont les premiers à fondre ; d'autres n'apparaissent dans la phase liquide que si la fusion de la roche-mère est totale. Ainsi, plus le taux de fusion est grand, plus la composition du magma se rapproche de celle de la pyrolite. À l'hétérogénéité importante dans la composition du manteau s'ajoute la grande variété de conditions de fusion, provoquant une diversité importante dans les magmas dès leur formation. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats lithosphère magma océanographie - Introduction olivine pyroxène roches - Les différentes familles de roches - Les roches endogènes tectonique des plaques - L'obduction tectonique des plaques - Les failles transformantes tectonique des plaques - Les zones d'expansion ou d'accrétion océanique tectonique des plaques - Les zones de subduction, ou marges actives Terre - Structure de la Terre - La structure du globe - Le manteau Terre - Structure de la Terre - La structure du globe - Le noyau La différenciation des magmas Ces magmas primaires tendent alors, lorsqu'ils sont produits, à remonter. Ils s'arrêtent sur leur passage dans une chambre magmatique, point de convergence d'un réseau de fractures le long desquelles s'est accomplie la progression. C'est dans cette chambre magmatique que s'effectue la différenciation secondaire du magma. Ce magma a progressé vers la surface et sa température a diminué ; certains minéraux ont alors commencé à cristalliser. Les premiers à apparaître, plus denses que le magma, ont tendance à se déposer au fond de la chambre magmatique. Ainsi commence la différenciation, qui peut durer très longtemps, chaque étape étant marquée par l'apparition d'un magma aux caractéristiques nouvelles, le magma secondaire. Progressivement, une stratification magmatique se met en place dans la chambre. À terme, il peut arriver que l'ensemble du magma cristallise sur place. Mais, dans la plupart des cas, il y a éruption. Comment se déclenche-t-elle ? Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats océanographie - Introduction roches - Les différentes familles de roches - Les roches endogènes Le déclenchement des éruptions Quatre facteurs semblent jouer un rôle particulièrement important dans le déclenchement des éruptions. Le contrôle tectonique. Si, dans les zones de distension, il semble évident que le magma puisse remonter le long des failles, en revanche, dans les zones de compression, les brusques variations de déplacement des plaques induisent alternativement l'ouverture, puis la fermeture de fractures par lesquelles s'insinue le magma. La différenciation magmatique et le mélange des magmas. La stratification de la chambre conduit à la séparation de différents magmas. Le mélange de ceux-ci et/ou l'irruption d'un nouveau liquide dans la chambre engendre un déséquilibre chimique et thermodynamique, initialement de très courte durée, de l'ordre de la semaine. Les éléments volatils. Ceux-ci, lors de la transformation liquide/vapeur, créent de fortes surpressions. L'eau, principal élément volatil, peut avoir trois origines : juvénile, elle provient du manteau ou de la plaque plongeante et est alors injectée dès la formation du magma ; météorique, elle s'infiltre au sein de l'édifice volcanique, pouvant atteindre le magma à grande profondeur ; superficielle, elle donne à l'éruption un caractère phréatique. Complétez votre recherche en consultant : Les livres volcanologie - fumerolles en Islande, page 5578, volume 10 La résistance à la traction. C'est la force opposée par l'édifice volcanique à la poussée exercée par le magma lors de sa remontée dans ce dernier. La difficulté de prévision des éruptions volcaniques résulte de l'action conjuguée de plusieurs de ces facteurs. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats fossé tectonique magma océanographie - Introduction tectonique des plaques - L'obduction tectonique des plaques - Les failles transformantes tectonique des plaques - Les zones d'expansion ou d'accrétion océanique tectonique des plaques - Les zones de subduction, ou marges actives Les livres volcanologie - déclenchement d'une éruption, page 5578, volume 10 Les différents mécanismes éruptifs Longtemps, les volcans furent classés en quatre types classiques, qui correspondaient aux produits émis d'où découlait la forme de l'appareil volcanique : 1) type hawaiien, appareil de coulées ; 2) type strombolien, appareil mixte où alternent coulées et projections ; 3) type vulcanien (ou péléen) donnant des nuées ardentes ; 4) type doméen, appareil en dôme édifié par des laves pâteuses. Cette classification tend à disparaître, car, au cours de son existence active, un volcan peut présenter différents types d'éruptions. Les produits émis par les volcans permettent de distinguer deux grands types de dynamismes éruptifs. Le premier est caractérisé par l'émission de lave, tandis que dans le second, à la suite d'une explosion, le magma se fragmente en trois phases : liquide, solide et gazeuse. Selon la forme d'éjection de ces éléments, on parle d'éruptions de type retombée ou de type nuée ardente. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats hawaiien (type) lave nuée ardente péléen (volcan) strombolien (type) vulcanien (type) Les livres volcanologie - le Dziani Dzaha, à Pamanzi (Mayotte), page 5577, volume 10 Les éruptions de lave. Le magma liquide déborde du cratère et s'épanche sous l'effet de la gravité en empruntant les vallées qui entaillent les flancs du cône. La vitesse horaire d'écoulement de la lave peut varier de quelques kilomètres à plus de 75 km. Elle dépend de la fluidité de la lave, elle-même liée à la composition et à la température de celle-ci ainsi qu'à la topographie des pentes du volcan. Si la lave produite par le volcan est particulièrement visqueuse, elle peut former un dôme ou une aiguille pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres de hauteur. Dans certains cas, un lac de lave permanent peut se maintenir à l'intérieur du cratère, soit qu'il continue à être alimenté par la cheminée, soit qu'il résulte de l'accumulation de coulées très fluides n'ayant pas réussi à gagner les flancs externes du cratère. Le volcanisme des dorsales médio-océaniques entre dans cette catégorie ; la lave qui s'épanche y prend une forme très caractéristique, dite en coussins, en raison de la trempe subie par le magma à son arrivée dans une eau à quelques degrés, mais surtout des fortes pressions régnant à ces profondeurs. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats dorsale guyot lave océanographie - Introduction Les livres volcanologie volcanologie volcanologie volcanologie - le cratère de Halemaumau, page 5576, volume 10 volcan de type hawaiien (Java), page 5577, volume 10 le Mauna Loa (îles Hawaii), page 5577, volume 10 éruption du Nyiragongo (Zaïre), page 5579, volume 10 Les retombées. Certaines éruptions explosives fragmentent le magma et propulsent les ejecta, c'est-àdire tout ce qui est rejeté par un volcan et qui n'est pas de la lave, plus ou moins verticalement hors du cratère. Les ejecta sont classés suivant leur taille et, dans un ordre croissant, en cendres, lapilli, blocs et bombes. La majorité de ceux-ci retombent alors en épousant une trajectoire parabolique, les particules les plus fines pouvant, elles, atteindre une altitude suffisante pour être entraînées par les courants aériens sur des distances considérables. Chaque éruption est caractérisée par une catégorie particulière d'ejecta. Ce sont ces produits qui, par leur accumulation, forment progressivement les cônes volcaniques. C'est ainsi que, le 20 février 1943, un cultivateur mexicain observa dans son champ de maïs, non loin du village de Paricutin, à 300 km de Mexico, l'apparition d'une petite fissure. Les ejecta émis par celle-ci formèrent un cône qui atteignait déjà 10 m de hauteur après seulement douze heures d'activité. Deux mois après, c'était un édifice volcanique de près de 300 m de hauteur qui menaçait le village, les premières coulées de lave atteignant celui-ci au début du mois de juillet. L'évacuation d'une importante quantité d'ejecta provoque la vidange du réservoir, déclenchant parfois un effondrement du plancher du cratère. Les écoulements pyroclastiques. Ils correspondent à l'émission brutale et dirigée d'une émulsion intime de liquide et de gaz magmatique dans laquelle le gaz constitue la phase continue, transportant des éléments solides en suspension. La nuée ardente est l'une des manifestations les plus courantes de ce type d'éruption ; c'est aussi la plus meurtrière. Il existe différents types de nuées selon la taille des éléments projetés. Ce phénomène culmine avec les nuées d'ignimbrites, dont on ne connaît qu'un exemple récent, celui qui a donné naissance à la « Vallée des dix mille fumées », en Alaska, lors de l'éruption du volcan Katmaï en 1912. Ces différents types de dynamismes éruptifs peuvent se succéder au cours de l'histoire d'un volcan, les retombées donnant naissance au cône alors qu'un écoulement pyroclastique peut se dérouler lors d'un épisode éruptif postérieur. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats lave nuée ardente ponce Les livres volcanologie - éruption du mont Saint Helens (États-Unis), page 5576, volume 10 Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats fumerolle geyser La prévision des éruptions Le taux d'accroissement des victimes dues aux catastrophes naturelles dépasse 6 % par an, ce qui a conduit l'ONU à consacrer la décennie quatre-vingt-dix à l'étude des risques naturels. Sept risques volcanologiques majeurs ont été définis : les coulées de lave, les retombées, les écoulements pyroclastiques et les gaz, qui sont des risques primaires directement liés à l'activité des volcans ; les lahars, ou torrents de boue, les glissements de terrain et les raz de marée, qui sont, eux, des risques secondaires. Seule une parfaite connaissance de l'activité de base d'un volcan autorise l'interprétation d'une variation quelconque comme étant les prémices d'une éruption. Les principaux paramètres mesurés de façon continue sont les suivants : - l'activité sismique : les trémors, ébranlements sismiques très proches dans le temps et de faible intensité, trahissent la remontée du magma dans la cheminée ; - la déformation des sols : cette même remontée de magma provoque une augmentation du volume de l'édifice volcanique, certes très faible, mais néanmoins mesurable ; - les variations magnétiques et gravimétriques : la présence de magma à faible profondeur induit des variations de contraintes des roches, qui modifient leur magnétisme naturel, ainsi que leur résistivité ; - la température et le chimisme des fluides : toute modification de l'activité du volcan modifie les caractéristiques physico-chimiques des gaz émis par le volcan ou bien des eaux percolant à travers ce dernier. L'ensemble des données recueillies peut être traité sur place si l'infrastructure existe, ou bien être envoyé par satellite à des centres de recherche éloignés, dans le cadre d'un vaste réseau de surveillance. C'est ainsi que le LIG (Laboratoire d'instrumentation géophysique) de Chambéry étudie le volcan Taal, réputé le plus dangereux des Philippines, depuis les premiers signes de reprise d'activité. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats catastrophes naturelles géomagnétisme gravimétrie magma risque naturel séisme Taal Les livres volcanologie - coulée du piton de la Fournaise (la Réunion), page 5579, volume 10 volcanologie - répartition du volcanisme à la surface de la Terre, page 5580, volume 10 Les volcans et l'homme Tour à tour destructeurs et utiles à l'homme, les volcans fascinent par cette dualité. Les éruptions cataclysmales jalonnent l'histoire de l'humanité. La civilisation minoenne, qui occupait l'île de Stronghylien, en mer Égée, aurait été détruite soit par l'invasion des Achéens, soit par l'explosion du Santorin vers 1400 avant J.-C. : c'est une des origines possibles du mythe de l'Atlantide. En 79 après J.-C., le Vésuve recouvrit Pompéi d'une couche de cendres et de scories et Herculanum d'une coulée de boue, faisant plusieurs milliers de victimes. En 1783, l'éruption fissurale du Laki, en Islande, provoqua la mort de plus de 10 000 personnes par les torrents de lave, mais aussi par ses projections de cendres qui recouvrirent la région et tuèrent le bétail. L'éruption de l'Unzendabe au Japon, en 1792, ensevelit 10 000 personnes sous des torrents de boue. En 1815, l'éruption du Tambora, en Indonésie, historiquement la plus puissante du siècle, fit, directement ou indirectement, 92 000 victimes. Celle du volcan de l'île indonésienne de Krakatau, en 1883, provoqua la mort de 36 000 personnes par le raz de marée qu'elle engendra. En 1902, la ville de Saint-Pierre, à la Martinique, fut anéantie avec ses 28 000 habitants par une nuée ardente issue de la montagne Pelée. En 1985, l'explosion du Nevado del Ruiz, en Colombie, entraîna la fonte du glacier sommital, engendrant des torrents de boue qui firent plus de 20 000 victimes dans la ville d'Armero. En 1996, celle de Vatnajökull, en Islande, sans faire de victimes connues, isola tout l'est de l'île de l'ouest de celle-ci. Les conséquences de ces paroxysmes éruptifs sont directement perceptibles à proximité du volcan, mais elles se font aussi ressentir à l'échelle même de la planète. L'atmosphère terrestre est le résultat de l'intense dégazage qui se déroula au tout début de la formation de celle-ci. Riche en dioxyde de carbone, azote et vapeur d'eau, elle s'est progressivement enrichie en dioxygène, après l'apparition des végétaux chlorophylliens. Outre les émissions de gaz, les perturbations atmosphériques liées à l'activité volcanique sont désormais bien connues. Les cendres, et surtout les aérosols projetés en haute altitude, forment des nuages pouvant accomplir plusieurs fois le tour de la planète avant de se désagréger. Benjamin Franklin constata que l'hiver 1783-1784, qu'il passait en Europe, fut particulièrement rigoureux. Il attribua cet état de fait à l'éruption du Laki en Islande. Les premières mesures faites après l'explosion du Krakatau ont mis en évidence une baisse de température de 0,4 o C, ainsi qu'une diminution des radiations solaires de 10 %. Après l'éruption d'El Chichon en 1982, les températures mondiales moyennes chutèrent de 0,25 o C. Les conséquences à l'échelle planétaire peuvent parfois devenir catastrophiques ; il y a 14 millions d'années, une éruption localisée dans le nord-ouest de l'Amérique du Nord semble n'avoir laissé traverser que 1/10 000 à 1/100 000 de la lumière solaire. Récemment, des études ont démontré l'impact de l'éruption du Pinatubo dans la destruction de la couche d'ozone. Les perturbations climatiques dues aux éruptions volcaniques peuvent donc être à l'origine d'extinctions massives d'espèces animales ou végétales à l'échelle planétaire. Le volcan peut aussi se révéler un allié très utile à l'homme. Offrant déjà un abri à nos ancêtres préhistoriques, les roches volcaniques, dures et vacuolaires, donc isolantes, servent encore à la construction (pierre de Volvic). Les cendres, riches en éléments nutritifs (calcium, magnésium, potassium...), sont des engrais naturels. Les lacs volcaniques sont particulièrement poissonneux en raison de la richesse minérale de leurs eaux. De nombreux gisements métallifères (cuivre, fer, or...) sont liés à un volcanisme ancien. Enfin, la géothermie, technique qui utilise la chaleur élevée de l'eau circulant dans des zones volcaniques, est déjà mise en pratique dans de nombreux pays : Islande, Italie, France, États-Unis... Si le gradient géothermique est suffisamment élevé, la vapeur peut être utilisée dans une centrale thermique, comme à Bouillante, en Guadeloupe ; sinon, l'eau chaude peut servir au chauffage, comme à Chaudes-Aigues, dans le Cantal. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats aérosol Atlantide égéenne (civilisation) fertilisante (substance) Franklin Benjamin géothermie Herculanum Krakatau Laki lave nuée ardente o zone ozone - La couche d'ozone Pelée (montagne) planèze Pompéi poussière raz Ruiz (Nevado del) Saint-Pierre Santorin solfatare Terre - La naissance et l'âge de la Terre - Naissance de l'atmosphère tuf Vésuve Les médias volcanologie - l'éruption du Nevado del Ruiz, en Colombie Les livres Etna, page 1742, volume 4 géologie - coulée de lave sur les flancs de l'Etna, en Sicile, page 2152, volume 4 Islande - région de Landmannalaugar, page 2591, volume 5 Nicaragua - le volcan Momotombo, page 3427, volume 6 Pelée (montagne), page 3794, volume 7 Salvador - le volcan Izalco, page 4600, volume 8 volcanologie - le volcan Irazú (Costa Rica), page 5579, volume 10 volcanologie - geyser (Islande), page 5581, volume 10 volcanologie - catastrophe d'Armero (Colombie), page 5581, volume 10 Japon - le mont Usu (à l'arrière-plan), volcan dans l'île d'Hokkaido, page 2652, volume 5 Japon - le volcan Sakurajima, à Kyushu, page 2652, volume 5 Mexique - le Popocatépetl, page 3176, volume 6 Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats géographie géologie géomorphologie île montagne tectonique volcan Les indications bibliographiques J.-L. Bourdier (sous la direction de), le Volcanisme, BRGM, Orléans, 1994. H. Tazieff, Cratères en feu, Arthaud, Paris, 1986 (Gallimard, 1973) ; Sur l'Etna, Flammarion, Paris, 1991 (1983). H. Tazieff et M. Derruau, le Volcanisme et sa prévention, Masson, Paris, 1990.