Les éruptions volcaniques

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Vidéo : une éruption du Kilauea

Vidéo : Pompéi

Vidéo : une éruption du Mont Saint Helens

Page avec une animation montrant la formation d'une caldeira

A plusieurs km sous terre, il existe des roches partiellement fondues, plus ou moins riches en gaz dissous : c'est le magma.

Quand le magma remonte à la surface du globe, on observe une éruption volcanique.

  • Eruption effusive : Eruption volcanique caractérisée par des coulées de lave fluide. ("volcan rouge")

    Exemple : les éruptions que l’on peut voir sur l’île d’Hawaii, en Islande…

  • Eruption explosive : Eruption volcanique caractérisée par une explosion d'une partie du dôme du volcan, à cause d'un magma trop visqueux. ("volcan gris")

    Exemple : l’éruption du Mont Saint-Helens en 1980 aux Etats-Unis.

  • Viscosité (contraire : fluidité) = Etat d'un fluide dont l'écoulement est freiné par les molécules qui le composent.

 

Voici une liste d’éruptions qui ont eu lieu dans le monde

 

 

Eruptions historiques

Eruptions ayant eu lieu depuis 1990

Afrique

Lengai, 1966

Erta Ale, 2005

Lengai, 1994/95/96/98 

Nyamuragira, 2002

Nyiragongo, 2002 

Nyos, 1986 

Piton de la Fournaise, 2001

Amérique

El Chichon, 1982 

Hudson, 1971

Katmai, 1912

Montagne Pelée, 1902 

Mont Saint-Helens, 1980

Nevado del Ruiz, 1985

Santa Maria-Santiaguito, 1902

Soufrière de Saint-Vincent, 1902, 1979

Galeras, 1993 

Popocatepetl, 1996 

Soufrière de Montserrat, 1995/97/98

Asie et Pacifique

Agung, 1963

Bandai-san, 1888 

Bezymianny, 1969 

Didicas, 1969 

Dieng, 1979 

Fuji-yama, 1707 

Kelud, 1918 

Krakatau, 1883 

Lamington, 1951 

Mauna Loa, 1950, 77, 87 

Mayon, 1814 

Papandajan, 1772 

Shiveluch, 1854, 1964 Tambora, 1815 

Unzendake, 1792 

Usu, 1978

Aso, 1993/97 

Bezymianny, 1995/96/97 

Cancaon, 1996 

Kilauea, 1994/95/96/97/98… 

Merapi, 1994/95/96/98... 

Rindjani, 1994 

Sakurajima, 1992/93/94/95/96/97/98… 

Satsuma-Iwojima, permanents 

Unzendake, 1991/92/93/94/95/96/97

Europe

Becrenberg ou Beerenberg, 1970, 1985 

Etna, 1169, 1979, 1987 

Laki, 1783 

Santorin, 1470 av JC, 197 av JC 

Surtsey, 1963/67

Le Vésuve et Pompéi, 79...

Etna, 1992/93/94/95/97/98… 

Stromboli, permanent

Le lieu où le magma jaillit en surface est appelé volcan. Les volcans ressemblent souvent à des montagnes.

  • Chambre magmatique = Réservoir rempli de magma situé à l'aplomb d’un volcan.

  • Cheminée = Conduit tubulaire par lequel le magma gagne la surface d’un volcan.

  • Cône = Petit édifice volcanique constitué par l'accumulation de matériaux, formé lors d’une éruption effusive. Au sommet se trouve un cratère. Exemple : Le Puy de Pariou en Auvergne.

  • Cratère = Dépression circulaire que l’on observe au sommet d’un cône volcanique ; c’est le point d'arrivée en surface d'une cheminée volcanique.

  • Dôme = Edifice volcanique qui gonfle au début d’une éruption explosive, quand le magma dense s’accumule. Le dôme explose au paroxysme de l’éruption. Exemple : Avant l’explosion du Mont Saint-Helens (Etats-Unis) le 18 mai 1980, les américains ont observé son gonflement (+ 100 m de haut sur 2 km de diamètre).

  • Maar = Dépression circulaire à parois raides, parfois occupée par un lac, produite par une éruption explosive très violente. Exemple : le lac Pavin en Auvergne est un maar.

Il y a aussi des volcans sous-marins.

  • Dorsale océanique = Immense chaîne volcanique d'environ 1000 km de largeur, dont la crête est à une profondeur moyenne de 2500 m sous la surface des eaux, qui serpente dans les océans sur une longueur d'environ 65 000 km. 

  • Rift = Fossé d'effondrement, dont la largeur peut atteindre une dizaine de kilomètres, situé dans l'axe des dorsales océaniques.

  • Fumeur noir = Rejet sous-marin d'eau chaude riche en particules d'oxydes métalliques en suspension, au niveau d'une dorsale océanique. 

    Différentes missions ont permis de montrer les relations qui existent entre ces sources et le volcanisme. Dans le rift, à l’axe de la dorsale, on peut voir des édifices volcaniques larges de 300-400 m et hauts de 50 m. Des laves ont pu remplir des dépression latérales formant les « lacs de lave ». Le long de fissures affectant le fond de ces « lacs », les bordures ou l’axe du massif volcanique, les géologues observèrent des « cheminées » de sulfures métalliques (cuivre, zinc, fer...) : les cheminées des fumeurs noirs. De l’eau sort par des orifices de quelques cm de diamètre à des vitesse de 0,5 à 2 m/s avec des débits de quelques litres à quelques dizaines de litres par seconde, à des températures voisines de 350°C. Cette eau est riche en sulfures métalliques qui précipitent au contact de l’eau de mer et forment des volutes noires s’élevant en panaches jusqu’à 150 m au-dessus des sources. Elles sont également riches en méthane CH4 et en dihydrogène H2. Autour des orifices par où sort l’eau, les cheminées se construisent, par dépôts de sulfates au départ, puis de sulfures métalliques (Zn, Fe, Mn principalement). Leur croissance peut être très rapide : par exemple, pendant la mission Cyatherm, une petite cheminée de 10 cm de diamètre et 40 cm de hauteur s’est formée en 5 jours.

    Dans les zones volcaniques actives, = la fosse centrale de la ride = graben axial, les sites hydrothermaux, composés chacun de plusieurs sources avec des dizaines de « cheminées » de toute taille allant jusqu’à 30 m de hauteur et 10 à 15 m de diamètre à la base, sont répartis dans les lacs de lave, sur leurs bordures ou au sommet des volcans. Ces sites, composés de plusieurs de ces structures en cheminée, sont séparés les uns des autres de quelques dizaines à une centaine de mètres. 

  • Fumeurs blancs= white smokers = sources dont la température varie de 100 à 300°C 

    Quand l’eau chaude, très minéralisée, arrive dans l’eau de mer, des particules de baryte = hydroxyde de baryum, et de silice amorphe, précipitent sous forme de particules floconneuses et forment un nuage blanchâtre. La formation de ces sources s’explique par l’infiltration de l’eau de mer dans les fissures. Réchauffée par la chaleur du magma, l’eau dissout les composés chimiques constituant les roches et remonte à la surface. Température et minéralisation de ces eaux dépendent de la profondeur à laquelle elles descendent : plus elles se rapprochent du magma, plus elles sont chaudes, bien que ne dépassant jamais 400°C aux évents, et plus elles sont riches en sels minéraux. 

    La durée de vie d’un site, principalement liée à la tectonique affectant la zone ainsi qu’à l’activité de la chambre magmatique sous-jacente, varie de quelques années à des centaines d’années. Le nombre de ces sources est considérable tout au long des rides ; leur contribution à la composition chimique des océans et des sédiments océaniques est capitale.

  • "Pillow-lava" = lave en coussin = Forme en coussins que prennent les laves émises au niveau de la dorsale océanique au contact de l'eau froide.

Exemple : la dorsale Atlantique  

En savoir plus sur le volcanisme des dorsales ; sur les fumeurs noirs et fumeurs blancs

Les roches volcaniques sont des roches provenant de la cristallisation en surface d’un magma

Les plus connues sont :

  • le Basalte qui résulte de la consolidation d'un magma fluide à la surface d'une planète. Près de 80 % des roches volcaniques sont basaltiques. Elles viennent de laves très fluides qui se sont écoulées à grande distance des volcans (éruptions effusives). Le basalte provient d’un magma pauvre en silice : on dit que c’est une roche « basique ». C’est une roche de couleur sombre

  • Les scories sont des fragments de lave solidifiée contenant beaucoup de bulles de gaz. Ces bulles forment des vacuoles. La pierre ponce, où les vacuoles abondent, est si légère qu'elle flotte sur l'eau

  • La phonolite est une roche volcanique de couleur sombre, rendant un son clair au choc.

On peut aussi classer les roches volcaniques en fonction de leur taille :

  • Bombe volcanique = Grosse projection globuleuse de lave qui, en refroidissant dans l'air, prend des formes diverses (en fuseau, en amandes, ...). Taille supérieure à 64 mm

  • Lapilli = Petit fragment de lave solidifiée, contenant beaucoup de bulles de gaz, et qui retombe en pluie. Taille : 2 à 64 mm de diamètre.

  • Cendres = Fines particules résultant de la pulvérisation de matériaux volcaniques.

Les roches volcaniques sont formées de cristaux dans un verre :

  • Cristal = Grain visible dans une roche, à l'œil nu ou seulement au microscope. 

  • Cristallisation = Formation de cristaux de taille variable à partir d’un magma en fusion. Plus la taille des cristaux est importante, plus le refroidissement a été lent. A l’inverse, l’absence de cristaux dans une roche ou une partie de roche témoigne d’un refroidissement très rapide.

  • Microlite = Petit cristal en forme de baguette allongée, non visible à l'oeil nu, mais visible au microscope. Exemple : on observe de nombreux microlites de feldspath dans les roches volcaniques.

  • Phénocristal = Cristal de grande taille.

  • Olivine = Minéral de couleur vert olive, principal constituant de la péridotite. On peut observer de l’olivine dans le basalte.

  • Verre = Partie non cristallisée.

Les matériaux d’origine volcanique se présentent à la surface de la terre sous 3 formes :
  • des gaz, par exemple des fumerolles.
  • de la lave = Matière minérale fondue (magma) dégazée, qui arrive et s'écoule plus ou moins bien à la surface de la Terre. Le mot s'applique à la roche en fusion et à la roche solide formée après refroidissement. La lave est souvent constituée de basalte.
  • des "tephra" : nuées ardentes, lahars...

Exemple : Lakagigar (Islande).

La gigantesque fissure de l’éruption de Lakagigar en 1783 a émis la plus grande quantité de lave des temps historiques. Pendant la semaine qui précède l’éruption, de nombreux tremblements de terre ébranlent la région. Le 8 juin 1783, le paroxisme se déclenche. Une gigantesque fissure s’ouvre au sud-ouest de Laki, d’énormes quantités de lave sont vomies, s’engouffrent dans la vallée de Skafta et s’avancent sur 60 km. Le 29 juillet, une autre fissure s’ouvre au nord-est de Laki et émet des coulées qui descendent la vallée de Hverfisfljot. L’éruption s’arrête en février 1784. 

Il y a eu :

  • une fissure de 25 km divisée en 2 parties, couronnée par 135 cratères ayant quelques mètres à une centaine de mètres de haut.

  • des gaz : on estime que le volcan a exhalé 20 millions de tonnes de CO2 et d’énormes quantités d’anhydride sulfureux

  • de la lave : 565 km2, = 12,3 km3 de lave (basalte tholeiitique) ; au cours des 50 premiers jours, 10 km3 ont été émis, soit un débit moyen de 5 000 m3 / s (2 fois le débit du Rhin à son embouchure) : la lave engloutit 2 églises, 14 fermes, endommage 30 autres habitations.

  • Des cendres recouvrant 8 000 km2 (volume faible : 0,3 km3) ; une brume d’origine volcanique s’étend sur tout le pays, + Europe, Afrique et Asie, en Ecosse 1783 fut appelée « l’année des cendres ».

L’anhydride sulfureux + les cendres ont contaminé les eaux de surface et de grandes étendues de pâturages entraînant, en été et automne 1783, la mort de 11 000 bovins (50%), 200 000 moutons (79%) et 28 000 chevaux (76%). La population de l’Islande qui, en 1783 était de 48 884 habitants, n’était plus en 1786 que de 38 363 habitants, soit une mortalité de 24% due essentiellement à la terrible famine qui suivit l’éruption.