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DU MAGMA AU VOLCAN
Eruptions volcaniques et répartition des volcans
à la surface de la Terre
Qu’est-ce qu’une éruption volcanique ?________________________
Une éruption volcanique est l’ensemble des phénomènes qui accompagnent
l’arrivée en surface d’un magma, matériau naturel en fusion (environ 1 000 °C)
composé de liquides silicatés ou carbonatés, de cristaux et de débris de roches en
suspension et de gaz divers en solution.
Eruption de l'Etna - Image Etna
© F.-D. de Larouzière
Les magmas naissent par fusion partielle locale des matériaux solides du manteau
terrestre ou de la base de la croûte. Ces liquides migrent vers la surface, grâce à
leur faible viscosité, et par simple différence de densité et de température avec le
milieu rocheux qui les entoure.
Avant d’atteindre la surface, les magmas s’accumulent parfois dans des chambres
magmatiques. Ces réservoirs superficiels sont situés soit dans la lithosphère (10 à
30 kilomètres de profondeur), soit dans le manteau plus profond. Ils peuvent y
séjourner plusieurs siècles avant de parvenir à la surface, lors d’une éruption. Dans
le cas de stockage de longue durée dans la chambre magmatique, ils évoluent en
se transformant progressivement. C’est là l’une des causes de la diversité des
magmas.
Une partie, parfois la totalité, des magmas n’atteint pas la surface et cristallise
lentement au sein même de la croûte terrestre. C’est ainsi que naissent les roches
grenues, entièrement formées de cristaux. Le granite en est l’exemple le plus connu.
Roche volcanique (basalte),
ancienne lave du piton de la Fournaise
© B. Usé - BIPS
Lorsque les magmas parviennent à la surface de la croûte terrestre par un ou
plusieurs conduits appelés cheminées, ils libèrent :
• des liquides ou laves ;
• des produits solides ou solidifiés : blocs, bombes, scories, cendres,
etc. ;
• des produits gazeux : gaz.
Ces matériaux sont les produits volcaniques. L’accumulation des produits solides
à proximité du point de sortie (cratère ou fissure éruptive) constitue un appareil
volcanique.
On appelle « lave » un magma en partie dégazé qui s’épanche sur les flancs d’un
volcan. Une lave refroidie et solidifiée est appelée « roche volcanique ». La plupart
des roches volcaniques contiennent une phase qui n’a pas pu cristalliser et qui est
restée à l’état vitreux.
L’éruption est donc le phénomène physique qui permet, à partir d’un magma
stocké en profondeur, de provoquer l’arrivée de produits volcaniques en
surface.
Si le magma est fluide et pauvre en gaz, l’éruption est de type effusif, avec
émission de coulées de lave qui dévalent les pentes du volcan. Les phénomènes
explosifs sont alors très limités.
Si le magma est visqueux et riche en gaz dissous, la lave s’accumule au point de
sortie et ne peut s’épancher facilement. Les gaz restent en partie prisonniers de la
lave. Lorsque la pression de ces gaz devient trop élevée, des explosions volatilisent
l’amas de lave visqueuse. On dit que l’éruption est de type explosif. Elle
s’accompagne de l’émission de panaches de cendres ou de nuées pyroclastiques.
Quand une lave est visqueuse et pauvre en gaz, l’éruption sera de type extrusif
avec formation d’aiguilles de lave ou d’extrusions.
Les différents types d’éruptions______________________________
Les volcanologues prennent en compte des critères variés pour classer les
différentes éruptions : emplacement, forme, âge de l’appareil volcanique, nature des
matériaux émis, etc.
Actuellement, on ne parle plus de « type » de volcan, mais plutôt de type d’éruption
(cf. « Contre les idées reçues »). Le meilleur critère de classification est encore le
type de matériaux émis par le volcan. Si chaque éruption garde son style, ces
classifications sont pratiques pour décrire le comportement d’un volcan en éruption.
Les éruptions hawaiiennes
Elles sont caractérisées par l’émission de lave basaltique très fluide et à haute
température (1 100 °C). Elles jaillissent en fontaines de lave qui atteignent parfois
plusieurs centaines de mètres de hauteur, puis se répandent sur de vastes surfaces
sous forme de coulées. Ces épanchements de lave fluide donnent naissance à des
cônes aux pentes très douces appelés volcans-boucliers.
Les éruptions fissurales, au cours desquelles la lave atteint la surface en s’injectant
dans une fracture de l’écorce qui peut atteindre plusieurs kilomètres de longueur,
constituent une variante de l’activité hawaiienne.
Un volcan-bouclier typique :
le Skjaldbreidur (Islande)
© F.-D. de Larouzière
Les éruptions stromboliennes
Type défini à Stromboli, en Italie du Sud
Elles alternent des phases explosives et des phases effusives. Elles sont
caractérisées par l’éjection rythmique de produits en fusion, lambeaux de lave
propulsés par les gaz volcaniques. Parfois, le cratère déborde de lave fluide qui
alimente des coulées. L’éruption dure de quelques jours à quelques années, puis
s’arrête. Le cône est composé d’une succession de strates riches en cendres et en
bombes volcaniques et de strates formées par les coulées de lave refroidies. C’est
un strato-volcan.
La plupart des jeunes volcans de la chaîne des Puys (Massif central français) sont
nés à la suite de ce type d’éruption. Chaque nouvelle arrivée de magma en surface
a fait apparaître un nouveau volcan. Ainsi, entre -100 000 ans et -8 000 ans,
quelques dizaines de cônes de scories entourés de leurs coulées se sont construits.
Paradoxalement, le volcan de référence, le Stromboli, est tout à fait atypique. Il est
en effet actif de manière permanente depuis au moins 2 500 ans...
Eruption du Stromboli
© F.-D. de Larouzière
Les éruptions vulcaniennes
Type défini à Vulcano, dans les îles Eoliennes
Le magma mis en jeu est ici plus visqueux et remonte avec difficulté vers la surface.
Il s’accumule au-dessus de la cheminée sous forme d’une galette de lave ou d’un
dôme. Ce bouchon, lorsqu’il a refroidi, bloque le dégazage et la pression des gaz
augmente au sein même du volcan. Lorsque la pression dépasse la résistance du
bouchon, une violente explosion projette des cendres, des scories, des bombes à
plusieurs kilomètres de hauteur. Le dégazage se poursuit, puis un nouveau bouchon
se met en place dans le cratère, et le cycle peut recommencer, tant que la source de
magma n’est pas tarie. Le type de relief formé est un cône de faible altitude résultant
principalement de l’accumulation de cendres et de blocs. Les bombes en croûte de
pain sont assez caractéristiques de ce dynamisme. Les coulées y sont rares.
On associe à ce type d’activité les explosions qui génèrent un énorme panache de
cendres en forme de pin parasol. C’est le Vésuve qui a servi d’exemple pour ce
dynamisme, lors de son éruption de l’an 79 qui détruisit Pompéi et Herculanum.
Pline le Jeune la décrivit en détail, d’où le nom d’éruption plinienne qu’on lui a
attribué.
Explosion vulcanienne
© F.-D. de Larouzière
Les éruptions péléennes avec émission de nuées ardentes
Type défini en 1902 à la montagne Pelée (Martinique, Antilles françaises)
C’est un cas particulier d’éruption explosive. La lave est pâteuse, car riche en silice.
Elle ne peut s’écouler en sortant du cratère et s’accumule sur place en formant un
dôme souvent hérissé d’aiguilles. Lorsque la pression des gaz situés sous ce
bouchon de lave qui emplit le cratère devient supérieure à la résistance du bouchon,
une nuée ardente jaillit à partir d’une déchirure à la base du dôme. L’explosion,
constituée de lave et de gaz brûlants et de blocs de toutes tailles qui s’échappent à
des vitesses de plusieurs centaines de kilomètres par heure, est très destructrice,
d’autant qu’elle est précédée d’une onde de choc. Les nuées ardentes de 1902 ont
instantanément anéanti la ville de Saint-Pierre et ses 28 000 habitants.
La masse de lave qui obstrue la cheminée est expulsée lentement entre deux
explosions et forme un dôme péléen (ex. : puy de Dôme en France).
A côté de ces principaux types d’éruptions, on a défini d’autres dynamismes, en
général conditionnés par l’intervention de paramètres extérieurs au magma. Ainsi,
lorsque l’éruption se produit en milieu aquatique, ou du moins dans un
environnement riche en eau, le dynamisme est profondément modifié. On distingue :
Les éruptions sous-marines
Lorsque l’éruption se produit au fond des océans, aucune manifestation volcanique
n’apparaît à la surface. La pression hydrostatique exercée par la colonne d’eau
étant extrêmement forte, les gaz restent dissous et la lave s’épanche tranquillement
sur le fond de la mer. Aucune explosion ne peut se produire dans de telles
conditions.
L’écoulement tranquille de lave à 1 000 °C sur le fond de la mer, aussi étrange qu’il
paraisse, est une réalité et on l’a observé et même filmé. Plus des trois quarts des
laves produites chaque année sur Terre se mettent en place au fond des océans et
ces activités nous sont presque toujours invisibles. Là, dans le secret des
profondeurs, naissent des morphologies particulières. Les laves prennent la forme
de coussins : on les appelle « pillow-lavas ».
Les éruptions phréatomagmatiques
(Eruptions à faible profondeur, sous-lacustres ou sous-glaciaires), du grec
phreatos, puis rempli d’eau.
A l’inverse, lorsque le volcan naît en mer à faible profondeur, le contact de la lave et
de l’eau provoque de violentes explosions. La roche en fusion est brusquement
«trempée» (au sens où l’on trempe de l’acier) et donne naissance à des fragments
vitreux qui s’accumulent sous forme de brèches particulières, appelées
hyaloclastites.
Herdubreid (Islande centrale)
© F.-D. de Larouzière
Si l’activité volcanique se poursuit, le volcan en cours de construction finit par
émerger. Dès que le magma n’est plus en contact avec l’eau de mer, le dynamisme
change radicalement. Dans le cas de magmas basaltiques, l’activité est alors
beaucoup moins explosive et devient hawaiienne ou strombolienne. L’évolution du
volcan s’effectue comme sur la terre ferme.
Des activités analogues se produisent lorsque des volcans sont emprisonnés sous
des glaciers, comme en Islande.
Lors des éruptions, la glace fond en partie, et les éruptions se déroulent selon les
mêmes modalités. La fusion d’énormes volumes de glace peut provoquer la
formation de débâcles glaciaires à la périphérie du glacier : d’immenses fleuves de
boue déferlent sur le pays avoisinant, entraînant tout sur leur passage. Les volcans
sous-glaciaires présentent une morphologie particulière. Dans les régions où les
glaciers ont disparu, ils peuvent être étudiés. Les montagnes « en table » d’Islande
en sont des exemples typiques. On identifie des pillow-lavas à la base, puis des
accumulations de brèches de hyaloclastites, éventuellement la mise en place d’un
petit volcan aérien si l’accumulation de matériaux finit par dépasser le niveau de la
calotte glaciaire aujourd’hui disparue.
Les éruptions phréatomagmatiques peuvent aussi survenir sur les continents, lors
de la rencontre entre un magma et de l’eau superficielle (nappe phréatique, cours
d’eau, lac). Une succession d’explosions très violentes découpe des cratères
circulaires à l’emporte-pièce appelés maars, du nom qui a été donné à ces
morphologies en Allemagne. Les projections s’accumulent à la périphérie du cratère,
en général sous forme d’un croissant ou anneau pyroclastique. Le Massif central
français présente de très nombreux maars.
Formation et évolution d'un volcan sous-glaciaire en table.
A : éruption survenant sous un glacier
avec accumulation de pillow-lavas dans
un lac captif sous la glace. Début
d'effondrement de la surface du glacier.
B : apparition du lac en surface,
explosions phréatomagmatiques.
C : émersion, formation d'un cône
terminal et émission de coulées.
D : état actuel, après régression et
disparition du glacier.
Figure F.-D. de Larouzière
Les éruptions phréatiques
Il arrive qu’une élévation locale de température, par exemple parce qu’un réservoir
magmatique est proche, provoque la vaporisation d’eaux contenues dans le soussol. Si la pression excède la résistance des roches, des explosions violentes se
produisent, sans intervention directe du magma. Ces éruptions gazeuses sont dites
« phréatiques ». Un cratère semblable au maar est créé. La caractéristique des
produits formés est l’absence de matériaux volcaniques frais : les brèches sont
constituées exclusivement de roches anciennes pulvérisées par les explosions.
Vous avez dit types d’éruptions ?
Types d’éruptions
Magma/lave
Hawaiienne
Lave basaltique
très fluide
Strombolienne
Relief
Vaste cône
surbaissé,
aux pentes
douces :
volcanbouclier
Alternance de
coulées de lave
Strato-volcan
et
d’accumulations
de scories
Produits
Caractéristiques
Lave cordée
Coulées de lave
se répandant sur
d’immenses
surfaces
Cendres,
bombes
Alternance de
phases
explosives et
effusives.
Eruptions
périodiques
Violentes
explosions
Vulcanienne
Magma
visqueux. Pas
ou peu de
coulées
Cône formé
par
l’accumulation
de brèches
Cendres,
scories,
bombes
Péléenne
Lave pâteuse et
riche en silice
Dômes et
aiguilles
Gaz brûlants
et blocs de
toutes tailles
Emission de
nuées ardentes
destructrices
Phréatomagmatique
Rencontre
entre un
magma et de
l’eau
superficielle
Maar,
dépression
circulaire à
parois raides
Gaz,
bombes,
blocs de
toutes tailles
Eruption
explosive
Sous-marine
Lave en
général
basaltique
Vastes
coulées
L’activité des
Coulées de
volcans souslave avec
morphologies marins profonds
reste invisible en
de pillowsurface
lavas
La répartition des principaux volcans actifs dans le monde_______
On estime aujourd’hui que notre planète compte plus de 1 500 volcans actifs. On
entend par « actif » tout volcan ou massif volcanique qui a délivré récemment au
moins une éruption et qui est susceptible d’entrer à nouveau en activité. Depuis
1900, plus de 400 volcans différents ont été le siège d’au moins une éruption.
Ces chiffres ne signifient en réalité pas grand-chose. Dans certains cas, des volcans
différents ne sont que des appareils différents au sein d’un seul mégavolcan. Dans
d’autres cas, on ne comptera qu’un seul volcan pour un ensemble de dizaines ou de
centaines de cônes isolés répartis sur plusieurs centaines ou plusieurs milliers de
kilomètres carrés.
Enfin, on ne recense là que des volcans connus, en général sur les continents ou
les îles. On passe sous silence les milliers de volcans sous-marins actifs qui ne
nous sont pas accessibles.
Ces volcans actifs ne se répartissent pas aléatoirement sur la surface du globe. Ils
sont étroitement liés à trois environnements géodynamiques inhérents à la vie de
notre planète et qui découlent de la tectonique des plaques :
- Les zones d’accrétion : les volcans y sont relativement peu nombreux en
apparence, puisque les zones d’accrétion sont pour l’essentiel immergées sous les
océans de la planète et échappent donc à l’observation directe. Pourtant, on estime
qu’entre 10 000 et 20 000 centres éruptifs jalonnent ces limites, dont plus de 99 %
ne sont pas observables. Le volcanisme des zones d’accrétion est surtout connu là
où ces régions sont émergées. L’un des meilleurs exemples est l’Islande.
- Les zones de subduction (marges actives ou arcs insulaires) : c’est le long de
ces frontières que se manifeste de la manière la plus évidente le volcanisme actuel.
Le volcanisme y est généralement très explosif. La zone la plus connue est la
ceinture de feu du Pacifique : elle borde l’océan de tous côtés, à l’exception du
sud. Elle concentre plus de 60 % des volcans actifs émergés de la planète.
- Le volcanisme de point chaud : il est lié à des remontées de panaches
thermiques enracinés profondément dans la planète. Ces panaches ascendants de
roche solide fondent partiellement en arrivant à proximité de la surface, et les
liquides produits percent la croûte océanique ou continentale. Ce type de
volcanisme est relativement rare (quelques dizaines de volcans au maximum).
Schéma F.-D. de Larouzière
Volcanisme et tectonique des plaques
1 = manteau (asthénosphère)
2 = manteau supérieur
3 = croûte océanique
2 + 3 = lithosphère
4 = réservoir magmatique
5 = pluton granitique
6 = croûte continentale
7 = couverture sédimentaire
Abréviations
AI = arc insulaire
DO = dorsale océanique
FO = fosse océanique
FT = faille transformante
MCA = marge continentale active
MP = marge passive
PC = point chaud (panache mantellique
profond)
RC = rift continental
VIC = volcanisme intraplaque continental
VIO = volcanisme intraplaque océanique
ZS = zone de subduction
En résumé________________________________________________
Qu’est-ce qu’une éruption volcanique ?
Une éruption volcanique est l’ensemble des phénomènes qui se manifestent lors
de l’arrivée d’un magma en surface.
Ce magma, avant de remonter vers la surface, peut séjourner en profondeur dans
un réservoir, entre 2 et 30 kilomètres sous la surface. C’est la chambre
magmatique.
En arrivant à la surface, le magma se dissocie en :
- des produits liquides : laves ;
- des produits solides ou solidifiés : blocs, bombes, scories, cendres, etc. ;
- des produits gazeux : gaz.
Qu’est-ce qui détermine la violence d’une éruption volcanique ?
Le type d’activité volcanique et la violence avec laquelle elle se manifeste sont
déterminés par la composition chimique du magma et son contenu en fluides (gaz,
eau).
- Si les magmas sont fluides, relativement pauvres en silice (moins de 52
%) et en gaz, l’éruption sera de type effusif avec des coulées de lave fluide
(volcans dits « rouges »).
- Si les magmas sont visqueux, riches en silice (plus de 60 %) et en gaz,
l’éruption sera de type explosif avec formation d’immenses panaches de
cendres et de nuées pyroclastiques (volcans dits « gris »).
Note : l’apport d’eau superficielle dans des magmas fluides
peut changer la nature des éruptions qui seront de type explosif.
Comment sont répartis les volcans actifs dans le monde ?
Les 1 500 volcans actifs reconnus ne sont pas répartis de manière aléatoire à la
surface de la Terre. Leur localisation est une conséquence directe de la tectonique
des plaques. On les retrouve :
- le long des zones d’accrétion : outre les volcans que l’on connaît sur les
quelques portions émergées, il y aurait 10 000 à 20 000 centres éruptifs dont
99 % non observables, car immergés au fond des océans ;
- à la verticale des zones de subduction : c’est là que se manifeste
l’essentiel du volcanisme actuel visible. L’ensemble le plus connu est la
ceinture de feu du Pacifique qui concentre plus de 60 % des volcans actifs
émergés ;
- à l’aplomb des « points chauds » : ce volcanisme relativement rare est lié à
des remontées de panaches chauds d’origine très profonde.
Contre les idées reçues
Un volcan n'est pas défini par un type d'éruption précis.
Même si les différents mécanismes éruptifs ont donné lieu à de nombreuses
classifications (hawaiienne, péléenne, strombolienne, etc.), un volcan ne délivre pas
nécessairement le même type d’éruption au cours de sa vie.
Ainsi, le Vésuve lors d’une seule éruption a été successivement : strombolien,
péléen, vulcanien et hawaiien.
Il ne faut donc pas parler de volcan de type strombolien, vulcanien ou hawaiien,
mais de type d’éruption strombolienne, vulcanienne ou hawaiienne, à un moment
donné.
La meilleure classification semble être celle qui s’appuie sur la nature des
matériaux émis par le volcan et sur les manifestations observées.