DÉFINITIONS

erupcions volcàniques (cat.), erupciones volcánicas (es.), eruzione del vulcano (it.) , volcanic eruptions (en.)

Le volcanisme est l’émission à la surface de la terre de matériel fondu originaire des couches internes, généralement du manteau supérieur.

CARACTÉRISTIQUES

CONCEPTS DE TECTONIQUE DES PLAQUES

La Terre est une planète dynamique. La couche rigide supérieure (Lithosphère) est constituée des plaques tectoniques. Ces plaques sont en mouvement les unes par rapport aux autres. Les marges des plaques montrent si celles-ci divergent (dorsales océaniques et rifts continentaux), convergent (zones de subduction) ou glissent latéralement (failles transformantes). On recense environ 500 volcans actifs sur la Terre et ils sont situés pour la plupart en limite de ces plaques.

La lithosphère (≈ 100 km d’épaisseur) est constituée par la croûte (≈ 7 km dans les océans et ≈ 50 km sur les continents) et par la partie la plus solide du manteau. Sous la lithosphère se trouve l’asthénosphère, couche de matériel chaud et semi-fondu capable de fluer.

Les mouvements des plaques lithosphériques rigides sont dus aux courants de convection existants dans l’asthénosphère. Ils expliquent l’orogenèse et d’autres phénomènes géologiques comme les activités sismiques et volcaniques qui se produisent en limite ou sur les marges de ces plaques.

Dans les zones où le flux de l’asthénosphère est ascendant, les fluides émergent à la surface de la lithosphère à travers les dorsales ou les rifts continentaux. En sortant ils se refroidissent et s’incorporent à la croûte (ce sont des zones de création de croûte terrestre).

Dans les zones de subduction de la lithosphère une plaque plonge dans le manteau sous une autre, entraînant sa destruction. Le flux de l’asthénosphère dans ses zones est descendant.

CAUSES

Les éruptions volcaniques sont dues à l’ascension de magma à la surface. Bien que le volcanisme soit plus abondant en limite des plaques divergentes et convergentes, il est aussi présent sur les plaques transformantes.

• Dans les dorsales ou les zones de rift le volcanisme est directement relié au mécanisme de création de la croûte terrestre. Au niveau des dorsales la lithosphère océanique s’amincit jusqu’à se rompre à cause des forces tectoniques divergentes, puis se sépare en deux fragments qui s’éloignent de quelques centimètres par an. Cet amincissement par extension de la lithosphère océanique fait remonter les courbes isothermes du manteau, permettant l’ascension et la stabilisation du magma à des profondeurs de 50 km ou moins (auparavant le magma était stable aux températures et pressions propres à une profondeur de plus de 100 km). Dans ce cas la plupart du volcanisme est sous-marin bien qu’il atteigne la surface quelques fois, comme en Islande, et crée des îles de matériel volcanique.
  Au niveau des rifts continentaux la lithosphère continentale s’amincit et il y a une remontée du magma, ce qui crée parfois des protubérances pouvant atteindre deux km de hauteur.

• Dans les zones de subduction le volcanisme est associé à la pénétration de la lithosphère océanique dans le manteau. C’est le cas de la « ceinture de feu » du Pacifique. La subduction de la croûte océanique est accompagnée de la création d’une longue dépression linéaire parallèle à la zone de subduction, appelée fosse océanique (tel que la fosse des Mariannes, dans la limite ouest de la ceinture de feu, qui atteint 11 km sous le niveau de la mer).
  Une partie du matériel qui s’enfonce dans le manteau remonte jusqu’à la surface et forme des zones de volcanisme actif en arrière du front de subduction. Le mécanisme de ce phénomène n’est pas encore bien connu, mais on suppose qu’il est dû à la migration, vers la surface, des matériaux les moins denses contenus dans la plaque lithosphérique plongeante. Lorsque ce sont deux plaques océaniques qui convergent, un arc insulaire volcanique se forme, comme dans le cas de la côte asiatique de l’océan Pacifique. En cas de convergence d’une plaque océanique et d’une plaque continentale, la première plonge sous la seconde et un arc volcanique continental se forme le long de la côte (c’est le cas de la cordillère des Andes en Amérique du Sud). Cette ligne de volcans est située en général à environ 150 km au-dessus de la plaque plongeante.

• Le volcanisme n’est pas limité aux marges des plaques, il se produit aussi à l’intérieur. Des exemples de ce type de volcanisme sont les îles Hawaï, presque au centre de la plaque du Pacifique, ou les îles volcaniques situées sur la marge passive de l’Afrique (comme les îles Canaries). Un grand nombre de ces volcans intra-plaques est associé à des « points chauds » ou panaches convectifs du matériel en fusion du manteau. Ces panaches sont générés dans le manteau inférieur et remontent lentement par convection. Ayant leur point d’origine à une grande profondeur, ces points chauds sont des phénomènes très stables qui ont pu demeurer constants au long du temps géologique. Le déplacement de la plaque sur le point chaud stationnaire laisse comme trace un alignement de volcans dont seuls les plus récents restent actifs.

TYPOLOGIE

Les volcans peuvent être classés selon leur forme et leur composition :

• Volcan-bouclier : caractérisé par la basse viscosité du magma qui remonte à travers la cheminée et qui s’épanche sur la surface en formant des coulées de lave.

• Volcan composite oustrato-volcan : Quand le magma est visqueux, sa masse est fragmentée par le dégazage de ses composants volatiles, et les matériaux solides qui en résultent, connus sous le terme générique de téphra, sont projetés dans l’atmosphère. Il se forme ainsi un volcan constitué par l’alternance de coulées de lave et de couches pyroclastiques.

• Cône de scories : composé uniquement de pyroclastites (roches formées par les téphra).

• Dôme : formé par des couches de magma acide qui ne se répandent pas hors de la cheminée, le dôme grossit et libère occasionnellement les composants volatiles du magma sous forme de coulées pyroclastiques.

• Caldeira : formé par l’effondrement du toit d’une chambre magmatique partiellement vidée suite à une éruption massive, en général de type pyroclastique.

Les volcans peuvent aussi être classifiés selon leur activité éruptive : le type d’éruption dépend de la composition chimique et de la teneur en eau du magma.

La classification des éruptions se fait donc selon l’intensité et la nature de l’activité explosive du volcan. Le degré d’explosibilité dépend en grande partie de la viscosité de la lave. Les plus visqueuses produisent des éruptions très violentes qui génèrent d’importantes nuées ardentes, tandis que les éruptions produites par des magmas de basse viscosité le sont moins.

• Type Hawaiien
  Relativement calme, ce type d’éruption est caractérisé par la formation de lacs de lave et de larges épanchements de lave.

• Type Strombolien
  Éruptions à durée limitée où les gaz qui se sont accumulés sous la lave sont périodiquement expulsés dans l’air, accompagnés de projections de lave et de cendres.

• Type Vulcanien
  Ce type d’éruption est le plus violent. La lave, très visqueuse, se solidifie entre chaque période éruptive. Les gaz ainsi confinés atteignent des hautes pressions, ce qui provoque des éruptions explosives.

• Type Plinien
  Très violent. Le magma saturé en gaz est expulsé à une grande hauteur et génère des grands volumes de cendres.

• Type Péléen
  Il est caractérisé par la génération de coulées pyroclastiques incandescentes qui dévalent les pentes du volcan à grande vitesse.

L’observation de certains phénomènes associés aux volcans aident les scientifiques à établir leur niveau d’activité : l’activité sismique, les déformations du terrain, les fumerolles, ainsi que la composition chimique de l’eau et des gaz qui constituent ces émanations gazeuses. Néanmoins il est impossible de prédire le jour, l’heure, le lieu ou l’importance d’une éruption.

MESURE ET ÉVALUATION

Il est très difficile d’attribuer de façon quantitative une magnitude à une éruption. Walker (1980) a suggéré cinq paramètres nécessaires à la caractérisation de la nature et de la dimension d’une éruption explosive : Magnitude de masse, la masse totale de matériel éruptif. Intensité, le rapport entre la quantité de magma expulsé et le temps de l’éruption (masse/temps). Pouvoir dispersif, la surface sur laquelle se distribuent les produits volcaniques (elle est en rapport avec la hauteur de la panache éruptive). Violence, mesure de l’énergie cinétique libérée lors des explosions (elle est en rapport avec la portée des fragments projetés). Potentiel destructif, mesure de l’étendue des dégâts sur les bâtiments, les terres cultivables et la végétation.

EXEMPLES ET CAS RÉELS

VOLCANS DANS LE BASSIN MÉDITERRANÉEN

En Italie : Larderello, Amiata, Vulsini, Monte Albano, Campi Flegrei, Vesubio, Ischia, Stromboli, Panarea, Lipari, Vulcano, Etna, Campi Freglei Mar et Panterella.

En Espagne : Olot

MESURES DE PRÉVENTION 

MESURES DE PROTECTION FACE AUX RISQUES VOLCANIQUES

Il faut éviter de construire des habitations à proximité des flancs d’un volcan. On peut réduire la vulnérabilité du territoire et de la population en situant les habitations loin des zones d’exploitation des terres fertiles proches du volcan. En cas d’éruption il est important d’avoir mis en place un plan d’urgence incluant des mesures telles que : l’installation d’un réseau de surveillance ; la définition d’un système d’alarme ; la construction des habitations avec un toit très incliné et en évitant le recours au bois ; l’utilisation de masques anti-gaz pour le personnel de secours ; enfin la vérification des moyens de lutte contre les incendies à tous les niveaux.

Même si les zones touchées par l’éruption d’un volcan deviennent très fertiles, il n’est pas recommandable de les repeupler.

CONSIGNES À RESPECTER PAR LA POPULATION

(Extrait des consignes de Protección Civil España ; Protezione Civile ed Emergenze, Regione Liguria)

* Renseignez-vous sur la présence d’un risque volcanique dans votre région et ne vous installez pas dans sa zone d’influence.

* Faites une réserve d’eau potable et d’aliments non périssables en cas d’évacuation.

* Couvrez les citernes d’eau pour éviter la contamination par les chutes de cendres.

* Surveillez l’accumulation de matériaux volcaniques sur les toits. Le poids peut augmenter rapidement et provoquer un effondrement s’il y a mélange avec de l’eau.

* Il est recommandé de disposer de plaques d’identification des membres de la famille.

* Prévoyez et conservez en bon état une radio portable avec piles afin de recevoir les consignes, ainsi qu’une trousse de secours et une lampe de poche avec piles.

* Les explosions du volcan peuvent générer des ondes de choc. Il est donc recommandé de renforcer les vitres des fenêtres avec du ruban adhésif ou des planches.

* Éloignez les animaux des abords des rivières ou des endroits où se déposent des grandes quantités de cendres pour qu’ils soient à l’abri des lahars (coulées de boue) ou des avalanches.

* Évitez de cultiver sur les berges des rivières proches ou descendant du volcan.

MESURES D’ACTION PENDANT UNE ÉRUPTION VOLCANIQUE

CONSIGNES À RESPECTER PAR LA POPULATION

(Extrait des consignes de Protección Civil España ; Protezione Civile ed Emergenze, Regione Liguria)

* Gardez votre calme, évitez la panique.

* Cherchez à gagner un bâtiment ou un endroit abrité. Sinon, respirez à travers un linge humidifié avec de l’eau ou du vinaigre afin d’éviter l’inhalation de gaz ou de poussière volcanique.

* Protégez vos yeux en les gardant fermés autant que possible.

* Restez à l’abri et confinez-vous en fermant portes et fenêtres.

* Ne conduisez pas de véhicule à cause de la perte de visibilité provoquée par la chute de cendres.

* Coupez vos réseaux (électricité, gaz, eau et téléphone) afin d’éviter des accidents. En sortant de chez vous, fermez à clé pour prévenir d’éventuels saccages.

ANNEXE

MATÉRIAUX EXPULSÉS PAR LES VOLCANS ET LEUR DANGEROSITÉ

• Coulées Pyroclastiques (nuées ardentes) : Il s'agit de nuées incandescentes de gaz, cendres et fragments de roches et de ponces qui dévalent les pentes très rapidement en suivant le relief. La dangerosité de ce phénomène tient à sa haute température, à sa vitesse et à sa potentielle grande extension. Cette combinaison de facteurs fait que les coulées pyroclastiques détruisent tout sur leur passage.

• Retombées de Téphra (cendres)  : Les fragments pyroclastiques les plus grands tombent à proximité du volcan, tandis que les particules les plus fines peuvent être portées par le vent à une grande distance. Ces fragments peuvent couvrir la région d'un manteau dont l'épaisseur peut atteindre plusieurs mètres. La dangerosité associée à ce phénomène dépend de plusieurs facteurs : volume de matériel éjecté ; intensité et durée de l'éruption ; direction et vitesse du vent ; distance ; température, taille et densité du matériel éjecté. Les fragments les plus grands sont les plus dangereux du fait de leur impacte, et aussi parce qu'ils peuvent provoquer des incendies ou l'effondrement d'habitations par la surcharge sur les toitures.

• Coulées de Boue et de Débris (lahars)  : Les coulées de boue et de débris, également appelés lahars, résultent du mélange en proportion variable de deux composants, l'eau et les matériaux solides (principalement d'origine volcanique : roches, ponces et cendres). Ce mélange dévale rapidement les pentes en suivant les ravins. Le départ d'un lahar nécessite un important apport d'eau : fonte de la glace ou de la neige présents au sommet, rupture d'un lac de cratère, fortes précipitations, ou contact d'un flux pyroclastique avec une rivière ou un lac. La dangerosité de ce phénomène est déterminée par le volume d'eau disponible, la quantité et la taille des matériaux solides, l'inclinaison du terrain, la topographie des drainages et la viscosité du mélange.

• Émanations de Gaz Volcaniques : La portion gazeuse du magma varie de 1 à 5 % de son poids total. La vapeur d'eau représente 70 à 90 %. Les autres gaz sont : CO₂ , SO₂ , N, H, CO, S, Ar, Cl, y F. Ces gaz peuvent réagir avec de l'eau ou de l'hydrogène et former de nombreux composés toxiques : HCl, HF, H₂SO₄ y H₂S.

• Coulées de Lave et Dômes  : Le magma peut s'épancher en surface sous forme de coulées de lave ou s'accumuler en formant des dômes. Ces phénomènes sont fréquents quand la teneur en gaz dissous dans le magma est relativement basse et elle est fonction de sa viscosité et de son taux d'émission. Les coulées de lave sont des flux de roche fondue (relativement fluides) qui s'écoulent habituellement du cratère ou de fissures proches du cône volcanique. Elles adoptent normalement une forme de langue, suivent les drainages naturels et dévalent les pentes, pendant parfois des dizaines de kilomètres. Elles se déplacent souvent à des vitesses faibles ce qui permet, malgré leur capacité de brûler et de détruire tout sur leur passage, d'estimer leur progression et ainsi d'évacuer les populations en danger. Les coulées de lave peuvent former des rétentions sur les rivières. Ces retentions risquent de provoquer, en se brisant, des déferlements d'eau et de débris ainsi que l'inondation violente de larges zones.

• Coulées de Débris  : Des grands éboulements causés par l'effondrement de volcans, parfois accompagnées de formidables éruptions, ont été constatés pendant les dernières années dans différentes parties du monde. Ce phénomène est attribué à l'instabilité des grands cônes volcaniques ayant des flancs très inclinés. En effet, ces cônes sont constitués de matériaux non consolidés pouvant s'écrouler facilement sous l'effet de la gravité. La cause de l'écroulement peut être l'intrusion du magma, une forte secousse sismique ou tout autre phénomène déstabilisateur. Le résultat en est l'écroulement partiel de l'édifice volcanique qui laisse un amphithéâtre de taille variable à l'intérieur du cône et entraîne la formation d'un immense éventail de débris. L'extension de cet éboulement peut être considérable (10 – 1000 km²).