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Une grande variété de volcans

Dossier - Les volcans magiques et fascinants
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Les volcans fascinent et inquiètent. Face à leur puissance destructrice, le seul moyen de se défendre est encore de prévoir le jour de leur réveil.

  
DossiersLes volcans magiques et fascinants
 

Un volcan est considéré comme potentiellement actif s'il est entré au moins une fois en éruption au cours des dix derniers millénaires. Environ 630 volcans (volcanisme sous-marin exclu) répondent avec certitude à ce critère, mais l'on estime à plus de 1 500 le nombre de ceux qui entrent dans cette catégorie. Beaucoup sont proches de zones habitées et, par là même, doivent être considérés comme dangereux.

Le sommet du volcan Lopévi (1462 m), sur l'île de Paama. Au loin : l'île d'Ambrym, Vanuatu. © IRD/Pierre Evin.

À ce jour, 420 éruptions ayant occasionné des pertes humaines ont été répertoriées. Depuis le début du XVIIe siècle, 30 d'entre elles ont été responsables de la mort d'environ 350 000 personnes. Les plus meurtrières ont été celles des volcans Tambora en 1815 (Indonésie, 92 000 victimes), du Krakatau en 1883 (Indonésie, 36 500 victimes), de la montagne Pelée en 1902 (Martinique, 29 000 victimes) et du Nevado del Ruiz en 1985 (Colombie, 25 000 victimes).

Sur l'île d'Isabela, les dix km de lave 'aa' de l'isthme de Perry séparant Sierra Negra (d'où est prise la photo) d'Alcedo, au fond à gauche, constituent une barrière écologique presque aussi efficace que la mer : ces deux volcans sont des îles écologiques abritant sa propre espèce de tortue. Mais les chèvres venues de la zone de colonisation d'Isabela ont réussi à franchir l'obstacle, et les tortues d'Alcedo sont désormais en danger d'extinction. Galapagos © IRD/Christophe Grenier.

Enfin, la décennie écoulée a connu d'importantes éruptions, comme celles du Pinatubo, la plus considérable du XXe siècle (Philippines, 800 victimes), de l'Unzen, au Japon, et de la Soufrière de Montserrat, aux Antilles.

  • Un phénomène planétaire

Le transfert permanent de matière et de chaleur, de l'intérieur de notre planète vers sa surface, se traduit par trois grands types de volcanisme.

- Le volcanisme qui donne naissance à la croûte océanique.

Il se manifeste essentiellement au niveau des rides sous-marines. Dans des zones émergées comme l' Islande et le rift est-africain) ses effets sont visibles à terre.

Coulée de lave lisse solidifiée au contact de l'air, échappée des flancs du volcan Kilauea, Grande île de Hawaii © IRD/Benoît Antheaume

- Le volcanisme des " points chauds ".

Localement, la remontée de chaleur et de matériel fondu depuis de très grandes profondeurs entraîne la construction de volumineux volcans. Les sources profondes des magmas étant indépendantes des plaques de l'écorce terrestre et de leurs mouvements, ce volcanisme se produit aussi bien en domaine océanique que continental. Les îles HawaiiLa Réunion , les Iles Galapagos , l'Etna, le Massif Central, le Hoggar en Algérie, ou encore l'Etna, en Sicile sont des points chauds actifs ou éteints.

Coulée de lave de type pahoehoe en train de s'étaler lentement (environ 1 mètre par minute). Eruption du cratère Pu'u' O'o du volcan Kilauea. Big Island, Hawaii. © IRD/Jean-Philippe Eissen.

- Le volcanisme associé aux zones de subduction ou aux marges actives qui représentent les zones d'affrontement de deux plaques.

Lorsque les deux plaques sont continentales, il donne naissance à un arc insulaire. Dans le schéma le plus fréquent, l'affrontement d'une plaque océanique et d'une plaque continentale, il se traduit par la formation d'un arc volcanique continental, parallèle à la côte (cas des volcans de la Cordillière des Andes). Ce volcanisme est provoqué par la plongée de la croûte océanique dans le manteau, sous la zone d'affrontement des deux plaques.

Les ombres des marcheurs se projettent sur le volcan de la Fournaise au lever du jour. Ile de la Réunion. © IRD/Sonia Arfaoui.

Cet enfouissement provoque le réchauffement progressif de cette croûte au fur et à mesure qu'elle progresse dans le manteau sous le continent. Les fluides libérés par la déshydratation, puis la fusion de cette croûte océanique subduite se mélangent au manteau supérieur, provoquent la fusion partielle des roches qui le constituent, donnant ainsi naissance à des magmas que l'on dit primaires. Lors de leur ascension, ces derniers évoluent pour engendrer la gamme des roches volcaniques observée en surface.

Filon d'andésite (noir) recoupant le massif rhyolitique (roche claire) occupant l'intérieur de la caldera du volcan El Altar. Equateur. © IRD/Jean-Philippe Eissen

Le volcanisme le plus caractéristique résultant de ce lent processus est celui de la "ceinture de feu" du Pacifique. Il est aussi appelé volcanisme andésitique, du nom de la roche la plus fréquente dans les volcans des Andes, l'andésite.

  • Les différents types de volcans

Des plus sages aux plus turbulents, les volcans présentent toute une panoplie éruptive qui complique sérieusement la tâche des volcanologues. D'où la nécessité de bien les connaître avant d'envisager une quelconque prévision...

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Au cours de leur ascension vers la surface, les magmas vont de refroidir et évoluer en composition. Ils sont aussi le plus souvent stockés dans des réservoirs à différents niveaux de la lithosphère, généralement, ces réservoirs se situent dans la croûte continentale.

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A l'aplomb d'un volcan, le plus haut d'entre eux (la chambre magmatique située à faible profondeur sous l'édifice) est le lieu de genèse des produits de construction de l'édifice volcanique. Là, le refroidissement s'accentuant, le magma cristallise. Les différences de composition des laves émises en surface s'expliquent par la séparation, dans les réservoirs, d'une partie des cristaux les plus gros. Ces derniers, plus denses que le bain magmatique, vont se concentrer à la base des chambres et ne seront pas entraînées vers la surface.

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Lors d'une éruption, seules les parties supérieures sont vidangées. Ce processus peut commencer dans les zones profondes de la croûte. Ainsi, il se produit alors un fractionnement chimique progressif des liquides qui montent vers la surface. C'est la différenciation par cristallisation fractionnée, cause de la diversité des roches et, en majeure partie, des différents dynamismes éruptifs.

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Les magmas émis au niveau des rides sont peu différenciés. Principalement basaltiques, ils donnent naissance à des laves qui s'épanchent sur les fonds océaniques. En revanche, la diversité des coulées émises en surface, les volcanismes des points chauds et de marges actives comprennent toute une variété de dynamismes éruptifs. Ces derniers sont en effet fonction de la composition et de la viscosité du magma arrivant en surface, d'autant plus forte que la teneur en gaz dissous est importante. Ainsi, un magma dégazé de composition basaltique donnera naissance à des coulées de lave fluide, alors qu'un magma riche en silice et en gaz engendrera plutôt des dynamismes explosifs et violents : émission de coulées pyroclastiques de blocs et de cendres (nuées ardentes).

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Parfois, un même dynamisme peut engendrer des volcans aux formes différentes. Par exemple, les coulées fluides de basalte, fréquentes dans les volcans hawaiiens, s'épanchent beaucoup plus vite que les coulées d'andésite, plus visqueuses. Les premières favorisent la construction d'appareils largement étalés, surbaissés, et les secondes, la construction de cônes aux pentes abruptes.
La viscosité des roches et la teneur en gaz, ces deux paramètres étant liés, sont donc les principaux facteurs régissant la puissance d'une éruption. Mais d'autres paramètres interviennent également. Une importante quantité d'eau introduite dans le système magmatique peut changer radicalement la dynamique d'une éruption et la nature de ses manifestations. Ainsi, la rencontre d'une colonne de magma avec une nappe phréatique aboutit communément à un comportement explosif capable de creuses un cratère.

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Si ce phénomène intervient en cours d'éruption, le caractère de celle-ci peut largement évoluer et devenir particulièrement violent. Quant aux facteurs de déclenchement des éruptions, ils sont multiples : ce peut être la simple pression des gaz au sein du magma, un séisme rompant l'équilibre précaire existant dans la chambre magmatique, un glissement de terrain provoquant la décompression brutale des gaz contenus dans un magma proche de la surface...