2 - Bac S

PUY DE CÔME, AUVERGNE
©CHRISTMANN ELSA
POURQUOI LES VOLCANS
ENTRENT-ILS EN ERUPTION ?
CHRISTMANN CLOE / BIERLA LILOU
SOMMAIRE
Introduction
I/ Composition d'un volcan
1) Magma
2) Gaz
II/ Explication de la remontée du magma
1) Les volcans de points chauds
2) Les volcans de subduction
3) Le volcanisme des zones d’accrétion
III/ Les risques géologiques liés à l’activité interne du globe
1) Prévoir les risques liés aux éruptions volcaniques
2) Les risques pour l’Homme
Conclusion
Bibliographie /Remerciements
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INTRODUCTION
Monstres géologiques qui ont tracé nos reliefs, les volcans ont toujours été perçus
comme d'étranges montagnes néanmoins nous pouvons trouver à la surface de la Terre
différents types de volcans. Le volcanisme correspond à l'arrivée en surface du magma à travers
des failles. Nous pouvons donc nous demander pourquoi les volcans entrent-t-ils en éruption.
Tout d'abord nous verrons ce qui se cache à l’intérieur d'un volcan. Ensuite, nous expliquerons
la remontée du magma pour différents volcans et enfin nous verrons les risques géologiques
liés à l'activité interne du globe.
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I/ Composition d'un volcan
1) Magma
Le magma désigne plus particulièrement de la roche en fusion constituée de gaz dissous
et de cristaux. Il se forme grâce à une source de chaleur et grâce à la haute pression de la fusion
partielle de la croûte ou du manteau de notre planète.
Il existe deux grands types de magmas :
_ Le magma granitique (formé par la fusion de roches riches en silice, il est épais et visqueux).
Le granite est la principale composante de la croûte continentale. Elle présente une structure
grenue.
Les granites se forment en profondeur. Le magma granitique se solidifie en remontant car la
température devient vite insuffisante. Néanmoins le magma granitique reste en général en
profondeur pour cristalliser en granite, s’il arrive en surface il forme une lave riche en silice
appelée rhyolite.
Feldspath
Mica
Quartz
x100
LE GRANITE
_ Le magma basaltique (moins riche en silice et beaucoup plus fluide).
La température de solidification du magma basaltique est beaucoup plus forte que celle du
magma granitique (1200°C en surface contre 900°C). Le basalte est la principale composante
de la croûte océanique. Elle présente une structure microlitique.
Le magma basaltique arrive généralement en surface à l'état liquide.
Olivine
Verre
Olivine
Pyroxène
Feldspath
x40
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LE BASALTE
La viscosité dépend de sa température (plus elle est haute, plus le magma est fluide), de
sa teneur en eau, de sa teneur en gaz (plus il y a de gaz, plus le magma est fluide), de son acidité
(moins le magma est riche en silice, plus il est fluide), de la présence de sodium, de calcium,
de magnésium et de fer.
2) Gaz
La composition des gaz dépend beaucoup du contexte géodynamique du volcan, de
l'histoire du magma (s'il a déjà partiellement dégazé) et de l'interaction avec un éventuel
système hydrothermal (un aquifère chaud et acide souvent présent à l'intérieur d'un volcan)
- La vapeur d'eau représente entre 70 et 99%
- Le dioxyde de carbone entre 1 et 30%
- Le dioxyde de soufre entre 0 et 10 %
- Le sulfure d'hydrogène entre 0 et 5%
- L'acide chlorhydrique entre 0 et 5%
- Fluorure d'hydrogène <0.5%
- Hélium, Argon...
15,00%
5,00%
2,50%
2,50%
0,50%
0,10%
84,50%
H2O
CO2
SO2
H2S
H Cl
HF
H – Ar …
Diagramme de la composition moyenne des gaz
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II/ Explication de la remontée du magma
1) Les volcans de points chauds
Les points chauds ont pour origine des remontées ponctuelles et massives de grandes
quantités de matériel chaud dues à une fusion partielle du manteau. Alors que ce matériel remonte vers la surface du globe, la pression diminue et donc cette roche se liquéfie de plus en
plus, se transforme en magma venant buter contre les plaques qui elles se déforment et se fissurent. Le magma s'échappe en formant un volcan de point chaud qui est donc effusif.
Comme les plaques dérivent, le processus se répète pendant des millions d'années pour former
des archipels comme l’archipel d'Hawaï par exemple.
2) Les volcans de subduction
Alors que les plaques dérivent comme l'a prouvé la communauté scientifique des années
1960, à certains moments de l'histoire certaines plaques sont entrées en collision.
La subduction se caractérise par l’enfoncement d'une plaque tectonique océanique sous une
autre plaque de densité plus faible, généralement sous une plaque continentale ou sous une
plaque océanique plus récente.
Pour prouver la densité des plaques, il est possible de calculer la densité de la croûte
continentale (granite) et de la croûte océanique (basalte) grâce à une expérience très simple :
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Calculer la densité d’une roche :
La masse volumique est le rapport de la masse d'un échantillon sur son volume.
La densité d’un objet est le rapport de sa masse volumique sur la masse volumique de l’eau.
La masse volumique de l’eau est égale à 1 g.cm-3 ou 1 T.m-3.
Mesure de la masse et du volume d'un échantillon de granite (croûte continentale) :
1. Mesure de la masse d'un échantillon :
A l'aide d'une balance, nous avons pu mesurer la masse d'un échantillon de granite. Le résultat
obtenu est de 118g
2. Mesure du volume de l'échantillon :
Nous avons ensuite versé dans une éprouvette graduée jusqu'à atteindre un volume d'eau de
170cm3. Nous avons par la suite immergé l'échantillon dans l'eau de l'éprouvette. Le nouveau
volume est de 215cm3.
Vinitial : volume d'eau au début de l’expérience (cm3)
Vfinal : volume d'eau avec l'échantillon (cm3)
V : volume de l'échantillon (cm3)
m : masse de l'échantillon (g)
µ : masse volumique (g.cm-3)
d : densité
Calcul du volume de l’échantillon :
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V= Vfinal -Vinitial
V= 215-170
V= 45 cm3
3. Calcul de la masse volumique :
µ= m/V
µ= 118/45
µ= 2,7 g.cm-3
d = µ / µeau
d = 2,7 / 1
d = 2,7
Le granite a donc une densité de 2,7
Mesure de la masse et du volume d'un échantillon de basalte (croûte océanique) :
1. Mesure de la masse d'un échantillon :
A l'aide d'une balance, nous avons pu mesurer la masse d'un échantillon de granite. Le résultat
obtenu est de 215g
2. Mesure du volume de l'échantillon :
Nous avons ensuite versé dans une éprouvette graduée jusqu'à atteindre un volume d'eau de
170cm3. Nous avons par la suite immergé l'échantillon dans l'eau de l'éprouvette. Le nouveau
volume est de 245cm3.
Calcul du volume de l’échantillon :
V= Vfinal -Vinitial
V= 245-170
V= 75 cm3
3. Calcul de la masse volumique :
µ= m/V
µ= 215/75
µ= 2,9 g.cm-3
d = µ / µeau
d = 2,9 / 1
d = 2,9
Le basalte a donc une densité de 2,9.
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La subduction se déroule principalement là où deux plaques convergentes se rencontrent.
Ce phénomène est accompagné d'un volcanisme explosif témoin de la présence en profondeur
du magma. Les volcans issus de la subduction sont les appareils volcaniques aériens les plus
nombreux et les plus dangereux car ils engendrent des catastrophes à bien des niveaux. Il faut
donc leur porter la plus grande attention. La subduction produit les deux tiers des appareils
actifs terrestres. C'est sur un de ces volcans, le Mont Unzen au Japon, que le célèbre couple de
volcanologues français, Maurice et Katia Krafft, ont perdu la vie, emportés par une nuée
ardente.
Situé entre Medan et le lac Toba au nord de l’île de Sumatra en Indonésie, le Sinabung
est un stratovolcan issu de la subduction. Ce volcan doit sa création à la collision entre les
plaques eurasienne et australienne.
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3) Le volcanisme des zones d’accrétion
Les zones d’accrétion correspondent à un effondrement de la croûte et du manteau dans
une zone où deux plaques s'écartent. Cet effondrement est dû à la subduction de la même plaque
au niveau des fosses océaniques.
L'Islande est une île qui se situe entre la plaque nord-américaine et la plaque eurasienne.
Ces deux plaques s'écartent en formant donc une faille, aussi appelée zone d'accrétion.
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III/ Les risques géologiques liés à l'activité interne du globe
1) Prévoir les risques liés aux éruptions volcaniques
Le volcanologue est en mesure de prévoir le risque lié à certaines éruptions volcaniques
notamment grâce à 3 outils
-
Un sismomètre : Détecte les séismes qui traduisent la fracture des roches en profondeur
et donc la possible remontée de magma.
-
Un inclinomètre ou GPS : Détermine l'inclinaison du volcan en fonction de son
gonflement. Nous pouvons observer une inflation ou une déflation du volcan en fonction
de la quantité de magma présente dans celui-ci.
-
Un spectromètre : Rend compte de la variation des gaz qui s'échappent du volcan témoin
d’un volcanisme actif.
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2) Les risques pour l'Homme
Pour l'Homme, les principaux risques liés au volcanisme sont les nuées ardentes ; très
meurtrières, les lahars ; pouvant rapidement recouvrir la terre sous plusieurs mètres de boue et
les tsunamis ; pouvant frapper une population située loin d'un volcan et donc non préparée à
cette situation.
Une prévention volcanique efficace passe par la prévision de ces risques. Ainsi les volcans
dangereux de la planète sont surveillés.
L’Homme met également en place des plans d’évacuation et des plans de secours de la
population.
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CONCLUSION
Le fait qu'un volcan entre en éruption ne dépend pas du magma, mais des gaz contenus
dans le magma. Les gaz remontent peu à peu à la surface entraînant avec eux le magma. Le
magma, en remontant à la surface, fissure des roches. Le magma fracture et déforme la croûte
terrestre, ce qui engendre donc des éruptions extrêmement dangereuses. Néanmoins, les
géologues sont capables de mesurer la dangerosité des éruptions volcaniques grâce à certains
outils. Les populations sujettes aux éruptions volcaniques ont mis en place des systèmes
d’évacuation.
« Les volcans ne sont ni gentils, ni méchants, ils sont seulement la preuve de l’activité interne
de la Terre. » Jacques-Marie BARDINTZEFF
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Bibliographie :
http://www.planetseed.com/fr/relatedarticle/pourquoi-les-volcans-entrent-ils-en-eruption-oupas
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https://fr.vikidia.org/wiki/Dorsale_(g%C3%A9ologie)
http://www.clg-montesquieu-evry.acversailles.fr/IMG/pdf/Documents_sans_titre_PP_volcans_4.pdf
http://www.futura-sciences.com/magazines/terre/infos/dico/d/structure-terre-magma-461/
http://www.botanic06.com/site/geol/magma4.htm
http://www.botanic06.com/site/geol/magma3.htm
http://savoir.fr/wp-content/uploads/2012/05/VOLCANS-DE-POINT-CHAUD.jpg
http://www.geowiki.fr/index.php?title=L'Islande_ou_la_naissance_d'un_nouveau_monde
http://www.risquesmajeurs.fr/le-risque-volcanique
Remerciements :
Nous tenions à remercier Monsieur BARDINTZEFF et Monsieur CAMPION, volcanologues,
pour leur soutien, leur aide précieuse et leurs conseils durant ce projet. Nous remercions aussi
nos professeurs, Madame HALTER et Madame DIDIER pour nous avoir permis de réaliser les
expériences nécessaires à la réalisation de notre projet. Nous les remercions également pour
leur patience et leur écoute accompagnée de précieux conseils. Enfin nous remercions Mme
SENOUSSI pour la correction de notre travail.
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