Une vue du dôme de lave visqueuse situé dans le cratère du célèbre volcan du mont Saint Helens, aux États-Unis. © USGS

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Éruptions volcaniques : l'explosion de la montagne Pelée mieux comprise

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L'éruption de la montagne Pelée survenue le 8 mai 1902 détruisit la ville de Saint-Pierre, en Martinique. Elle provenait d'un dôme de lave visqueuse, similaire à ceux des volcans des zones de subduction - comme le mont Unzen, au Japon. Une équipe de volcanologues pense avoir mieux compris le mécanisme derrière ce type d'explosions.

Interview : quels sont les différents types d’éruptions volcaniques ?  Les éruptions volcaniques font sans doute partie des catastrophes naturelles les plus destructrices et les plus spectaculaires. Elles ont lieu toute l’année et presque en permanence sur diverses régions du globe. Futura-Sciences a rencontré Jacques-Marie Bardintzeff, docteur en volcanologie, afin qu’il nous explique comment se déroulent ces éruptions. 

Le grand volcanologue Haroun Tazieff aimait souvent rappeler que l'un des objectifs majeurs de la volcanologie était la prévision des risques volcaniques. Bien que partisan de l'étude multifactorielle des éruptions volcaniques, il insistait beaucoup sur l'étude des gaz volcaniques. Ils sont en effet les moteurs de ces éruptions, comme le rappelle la vidéo ci-dessous de l'équipe des volcanologues de l'IPGP, l'Institut de physique du globe de Paris (CNRS, Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité).

Avec leurs collègues de l'institut des Sciences de la Terre de Paris (CNRS, UPMC, Sorbonne Paris Cité) et de l'université de Leeds (Royaume-Uni), ces chercheurs viennent de publier un article dans Nature Scientific Reports. Ils y proposent un modèle permettant de mieux comprendre comment un dôme de lave très visqueuse devient dangereux. Ils apportent ainsi une pièce de puzzle de plus qui conduira peut-être un jour à prédire une éruption mortelle, comme celle de la montagne Pelée en 1902. Celle-ci avait alors détruit la ville de Saint-Pierre, pourtant située à 5 km du volcan, et tué 28.000 habitants.

Entretiens avec deux des chercheurs à l'origine du travail publié dans Nature Scientific Reports et des membres de l'équipe de l'IPGP s'occupant de la géologie des systèmes volcaniques. © Chaîne IPGP

Des dômes émettant des coulées pyroclastiques

Dans le cas de l'éruption de la montagne Pelée, il s'agissait d'un type particulier de nuées ardentes, celle avec un souffle latéral issu d'un dôme de lave visqueuse. Ce type se subdivise d'ailleurs en deux :

  • Lorsque l'explosion à l'origine de ce souffle provient de l'effondrement d'une partie du dôme, par exemple au Mérapi (Java), on obtient, dans le jargon des volcanologues, une coulée pyroclastique avec des cendres et des blocs en suspension dans des gaz mais dont le moteur de déplacement est la gravité ;
  • Plus redoutables sont les écoulements pyroclastiques dont le mouvement est assuré par le gaz turbulent lui-même. C'est un peu comme s'il y avait un jet avec une grande énergie canalisée.

Pour tenter de mieux comprendre ce qui conduit ces dômes de gaz à émettre des coulées latérales, les volcanologues ont étudié les téphras (c'est-à-dire les dépôts des éruptions explosives qui ne sont donc pas des laves) de plusieurs nuées ardentes dont celles de la montagne Pelée de 1902-1905 et de 1929-1932 et celles du mont Unzen, qui a notamment tué les volcanologues Maurice et Katia Krafft, mais aussi celles de la Soufrière Hills, sur l'île de Montserrat, un stratovolcan andésitique. Plus près de nous, mais aussi plus anciens, deux dômes de lave de la chaîne des Puys, en France, à savoir le puy de Dôme et le puy Chopine, ont aussi fait l'objet d'investigations.

Les volcanologues Maurice et Katia Krafft ont trouvé la mort dans l'éruption du mont Unzen. Il s'agissait d'une nuée ardente produite par l'effondrement du dôme de lave. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © Auckland Museum

Un type de nuées ardentes qui évolue avec le temps

Il est apparu que les matériaux trouvés dans les écoulements pyroclastiques en provenance de dômes effondrés contenaient très peu de gaz mais beaucoup de microcristaux, ce qui est en accord avec le fait que ce ne sont pas les gaz qui ont été les moteurs de l'écoulement.

En revanche, dans le deuxième type de nuées ardentes latérales, deux types de matériaux sont présents : ceux qui ressemblent à ceux du premier type et ceux qui, au contraire, ne contiennent pas de microcristaux mais encore un peu de gaz.

En se basant sur ces constatations, les chercheurs en sont arrivés aux conclusions suivantes :

  • Lorsque le dôme est de petite taille, il se refroidit superficiellement en formant une carapace qui fait obstacle au dégazage du magma montant dans la cheminée volcanique, sous le dôme ;
  • La pression s'accumule alors jusqu'à atteindre un point de rupture, ce qui explique la présence de nuées ardentes latérales explosives au début de l'activité d'un volcan formant un dôme ;
  • Plus tard, lorsque celui-ci est de plus grande taille, il se craquelle avant que de grandes quantités de gaz ne puissent s'accumuler et la lave visqueuse devient très dégazée. Il ne peut généralement plus se produire de nuées ardentes que suite à un effondrement gravitationnel.

Si les volcanologues ont raison, ils disposent donc d'éléments supplémentaires pour évaluer les risques que font peser les volcans gris (c'est comme cela que sont appelés les volcans qui n'ont pas d'activité effusive avec des laves fluides mais explosent en donnant des nuées ardentes).