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Volcan : Formation et Aléas
Les scientifiques ont été amenés à étudier la localisation des volcans, les éruptions, la lave et ses composants, la forme des volcans, la viscosité de la lave... Suite à ces études ils ont conclu qu’il existe 2 principaux types de volcans : les volcans effusifs et les volcans explosifs. Chacun présente des caractéristiques différentes et des dangers potentiels différents
1)Volcans effusifs
1.1)Formation:
Pour comprendre la formation des volcans effusifs les scientifiques ont commencé par étudier les manifestations et caractéristiques de ce volcanisme pour un volcan spécifique avant de généraliser aux autres.
Prenons pour exemple le Piton de la Fournaise sur l'île de la Réunion:
Les caractéristiques notables du Piton de la Fournaise sont :
-un cratère conique
-des pentes faibles
-des éruptions sous forme de coulées de lave fluide
-une localisation sur un point chaud
En outre, les roches recueuillies sur les flancs du Piton de la Fournaise sont des basaltes.
Le basalte est une roche magmatique volcanique, c'est à dire qu'elle est issue d'un refroidissement rapide de magma.
On observe dans sa composition l'absence d'eau. De plus, les principaux minéraux qui le composent sont le verre, les felsdpaths et l'olivine. Il y est donc très peu riche en silice. L'absence d'eau et de silice explique la fluidité du magma des volcans effusifs.
Le Piton de la Fournaise étant situé sur un point chaud, le magma se forme en profondeur. Il est issu de la convection de roche en profondeur qui remonte lentement
Le cratère conique permet un dégazage du magma ce qui explique qu'il s'écoule sur les pentes du volcan sous forme de coulée.
Après avoir expliquer la formation d'un cas, les scientifiques ont généralisé à tous les volcans de type effusif. Ils les ont recensés. Les volcans effusifs ne sont donc pas seulement situés sur les points chauds mais aussi sur les rifts et sur les dorsales océaniques pour le volcanisme sous marin.
Cartes des volcans effusifs dans le monde
1.2)Aléas effusif :
Les scientifiques ont alors établi une liste des aléas effusifs.
Il n'en existe que deux pour ce type de volcanisme.
1er aléa effusif : les coulées de lave.
Le volcanisme de type effusif se manifeste principalement par des coulées de lave relativement lente issue du cratère.
Une coulée de lave
2ème aléa effusif : Les éruptions fissurales
Ces éruptions se déclarent directement sur les flancs du volcan. Le magma circule dans de longues fissures souvent provoquées par de multiples séismes.
Une éruption fissurale
2)Volcans explosifs
2.1)Formation:
Les scientifiques ont d'abord remarqué des similitudes dans la localisation des volcans explosifs.
Ceux-ci se situent dans les zones de subductions de deux plaques de la croûte terrestre. Ils se situent principalement autour de l'Océan Pacifique dans ce qu'on appelle "la ceinture de feu".
Carte des volcans explosifs dans le monde
Mais plus que leur situation autour du Pacifique, un autre fait a interpellé les scientifiques : tous se situent au niveau de la faille au alentour d'un profondeur de 100km.
Ils en ont déduit que quelque chose dans ces profondeurs étaient à l 'origine des remontées magmatiques.
Ils ont ensuite, comme pour le volcanisme effusif, étudier les caractéristiques d'un volcan, chercher à comprendre sa formation avant de généraliser aux autres. Prenons comme exemple le Mont Saint Helens aux Etats-Unis:
Les caractéristiques notables du Mont Saint Helens sont :
-un sommet en forme de dôme
-des pentes fortes
-une éruption sous forme de coulées pyroclastiques dûe à un magma visqueux
-localisé prés d'une zone de subduction: la plaque Juan de Fuca plongeant sous celle Nord Américaine
Les roches récupérées sur ses flancs sont des roches magmatiques. L'andésite et la ryolite sont des roches volcaniques, à refroidissement rapide, et la granodiorite et la diorite des roches plutoniques, à refroidissement lent. Tous ces roches ont un point commun : elles contiennent de l'eau qui pourrait expliquer le magma visqueux
Cette présence d'eau est dûe aux minéraux hydroxylés présent dans ces roches.
Lame mince d'andésite vue au microscope polarisant en lumière polarisée non analysée (à gauche) et analysée (à droite)
Le minéral central est de l'amphibole reconnaisable par ses clivages à 120° et sa couleur est "vert bouteille" en lumière polarisée analysée. Le minéral bleuté est de la biotite. C'est deux minéraux sont hydroxylés se qui prouvent que le magma est hydraté.
Ainsi le magma est hydraté. Les scientifiques ont ensuite cherché comment il s'est formé dans cette zone de subduction et à cause de quel phénomène.
Dans de telle zone, la lithosphère océanique plonge sous celle continentale. Les gabbros de la croûte océanique se retrouvent ainsi à des niveaux de profondeurs plus importantes. La pression y étant plus forte, ils subissent des transformations à l'état solide et se déshydratent.
En s'enfonçant encore, ils subissent un second métamorphisme et s'assèche d'autant plus.
Ces réactions libèrent de l'eau qui hydrate les péridotites du manteau de la lithosphère terrestre. Ces péridotites hydratées acquièrent de nouvelles propriétés.
Pour des températures allant de 1000 à 1200°C et une profondeur de 80 à 120 km, elles peuvent se liquéfier là où les anhydres restent solides. De cette transformation, une fusion partielle du manteau s'opère. Un magma riche en eau remonte. Déja visqueux car riche en eau, il le devient d'autant plus en s'accumulant sous la crôute continentale. Il s'y enrichit en silice par contamination.
Les aléas liés aux éruptions de type explosif sont plus nombreux et plus important.
1 er aléa explosif: les pluies de cendre
Lors d’une éruption volcanique, le panache volcanique peut monter de plusieurs kilomètres dans l’atmosphère (jusqu’à 50 km), auquel cas il s’étale et forme alors un parapluie plinien. Des pluies de cendres s’abattent sur les alentours pouvant endommager les bâtiments ou tués des personnes.
2 ème aléa explosif: les coulées pyroclastiques
Si celui-ci ne dépasse pas 1.000 ou 2.000 m de haut, tout ce qu’il contient retombe rapidement puis dévale les pentes du volcan sous la forme d’une nuée ardente ou coulée pyroclastique. On appelle écoulement pyroclastique l'émission dirigée et en contact avec le sol d'un mélange de gaz et de particules solides, cendres et blocs. Ces écoulements se font toujours à grande vitesse (jusqu’à 300 km/h) et à haute température (jusqu’à 500°C).
3 ème aléa explosif: les écoulements gazeux
Les écoulements gazeux sont aussi très dangereux. Présent dans toutes les éruptions explosives, il arrive qu’ils soient émis seuls sous la forme par exemple d’un nuage lourd de CO2. Un tel nuage inodore et incolore ne provoque aucun dégât matériel mais asphyxie tous êtres vivants sur son passage.
4 ème aléa explosif: les pluies acides
Enfin, les certains gaz volcaniques, essentiellement le monoxyde de carbone (CO) et dioxyde de souffre (SO2) peuvent engendrés des pluies acides. Ces pluies polluent les eaux et les forêts. Elles ne tuent pas directement.
Les lahar un aléa commun:
Un lahar est un mélange de débris et d’eau s’écoulant à grande sur un volcan et son piémont. Ils peuvent s’apparenter à des coulées de boue
Il existe deux raisons qui expliquent la formation d’un lahar :
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Elle peut premièrement être due à une éruption sous-glaciaire. Lorsque le magma d’un volcan se situant sous un glacier remonte à la surface, il fait fondre de grandes quantités de glace. Un lac se forme sous le glacier et la pression croît. Lorsque la pression devient trop importante, la barrière qui retenait le lac sous-glaciaire se rompt, libérant d’énormes quantités d’eau propulsée à des vitesses phénoménales du fait de la pression. Ce type de lahar aussi est appelé jökulhlaup, mot islandais signifiant « débâcle glaciaire» en français.
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En outre, ils peuvent être provoqués par une nuée ardente charriant des cendres et des blocs s’engouffrant dans une rivière. La vitesse de celle-ci entraîne ainsi la rivière et augmente son débit.
Un lahar du Semeru le 22 janvier 2002 de hauteur 4,5 m. La taille des plus gros blocs est de 2 m (cliché : F. Lavigne)
Un lahar au Pinatubo en juin 1991. Le débit a été multiplié par 10 entre les deux clichés espacés de cinq minutes (cliché : F. Lavigne)
Tableau récapitulatif:
