Sciences de la Terre

Objectifs de la leçon

• Expliquez comment les volcans entrent en éruption.
• Décrivez et comparez les types d’éruptions volcaniques.
• Distinguer les différents types de lave et comprendre la différence entre le magma et la lave.
• Décrire une méthode de prédiction des éruptions volcaniques.

Comment les volcans entrent en éruption

Tous les volcans partagent les mêmes caractéristiques de base. Le magma s’accumule dans des chambres magmatiques qui peuvent se trouver à 160 kilomètres (100 miles) sous la surface. À mesure que la roche chauffe, elle se dilate, ce qui crée encore plus de pression. En conséquence, le magma cherche un moyen de sortir en poussant vers la surface, le magma s’infiltre à travers des fissures dans la croûte terrestre appelées évents. Finalement, le magma atteint la surface; quand il sort, nous appelons cela une éruption. Le mot éruption est également utilisé dans d’autres contextes. Une éruption peut être une explosion ou une explosion, un événement violent et soudain, comme lorsqu’une foule éclate de colère. Mais une éruption peut aussi être une propagation de quelque chose comme une éruption cutanée, progressive et relativement calme. Ces deux définitions sont similaires aux deux types d’éruptions que nous voyons dans les volcans.

Types d’éruptions

Chaque formation géologique est unique. Leur composition et leur construction dépendent de tant de facteurs, qu’il serait impossible que deux formations se ressemblent exactement. De la même manière, chaque volcan et ses éruptions sont uniques. Cependant, nous avons tendance à voir deux principaux types d’éruptions. Nous avons parlé d’éruption pour signifier à la fois une explosion violente ou une sorte de propagation silencieuse. Ce sont les deux types d’éruptions volcaniques que nous voyons – les éruptions explosives et non explosives. Lorsque nous pensons aux éruptions volcaniques, nous pensons souvent à d’énormes nuages de cendres volcaniques éjectés haut dans l’atmosphère, puis à d’épaisses rivières de lave rouge serpentant à flanc de montagne. En réalité, ces deux phénomènes se produisent rarement dans le même volcan. Les éruptions volcaniques ont tendance à être l’une ou l’autre.

Éruptions explosives

Imaginez la dévastation et la force causées par la bombe atomique larguée sur Nagasaki à la fin de la Seconde Guerre mondiale, au cours de laquelle plus de 40 000 personnes sont mortes. Imaginez maintenant une explosion 10 000 fois plus puissante. Les éruptions volcaniques explosives peuvent être aussi puissantes (Figure 8.9). Lorsque le magma chaud sous la surface interagit avec l’eau, les gaz s’accumulent et la pression du magma s’accumule. Cette pression augmente et augmente jusqu’à ce que ces gaz dissous la fassent éclater dans une énorme explosion.

Cette grande explosion emporte avec elle le magma et les gaz volcaniques, qui peuvent tirer à plusieurs kilomètres dans le ciel et former un nuage de champignons, semblable à celui formé par une explosion nucléaire (Figure 8.10). Les débris remontent dans l’air à des vitesses très élevées et se refroidissent dans l’atmosphère pour former des particules solides appelées pyroclastes. Certaines de ces particules peuvent rester dans l’atmosphère pendant des années, ce qui peut perturber les conditions météorologiques et affecter la température de la Terre. Le reste des débris retombe sur Terre où il pleut sur des kilomètres et des kilomètres à la ronde.

Parfois, des explosions secondaires se produisent encore plus grandes que les premières. De plus, les gaz volcaniques comme la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, le dioxyde de soufre, le sulfure d’hydrogène et le chlorure d’hydrogène peuvent former des nuages toxiques et invisibles qui parcourent l’atmosphère. Ces gaz contribuent à des problèmes environnementaux tels que les pluies acides et la destruction de l’ozone, et peuvent en fait refroidir l’atmosphère terrestre.

Dans la chaîne des Cascades, l’éruption explosive du mont St. Helens a été précédée par l’éruption du pic Lassen, l’un des trois volcans des Cascades du nord de la Californie. Le 22 mai 1915, une éruption explosive a envoyé une colonne de cendres et de gaz à 30 000 pieds dans les airs et a déclenché un flux pyroclastique à grande vitesse, qui a fait fondre la neige et créé un lahar. Lassen continue d’avoir une activité géothermique et pourrait à nouveau éclater de manière explosive. MT. Shasta entre en éruption tous les 600 à 800 ans. Une éruption créerait très probablement un grand flux pyroclastique, et peut-être un lahar. Cependant, le volcan pourrait exploser comme le mont. Mazama, qui s’est fait exploser lors d’une éruption environ 42 fois plus puissante que le mont St. Helens en 1980, pour créer Crater Lake.

Éruptions non explosives

Un deuxième type d’éruption volcanique est une éruption non explosive ou effusive (Figure 8.11). Parce que la composition du magma est différente selon les volcans, les propriétés de la lave sont différentes. Dans les éruptions effusives, les coulées de lave sont relativement calmes et n’explosent pas hors du volcan. En conséquence, les gens ont généralement beaucoup d’avertissements avant que la lave ne les atteigne, de sorte que les éruptions non explosives sont beaucoup moins mortelles. Cela ne les empêche pas d’être destructeurs, cependant. Même lorsque nous savons qu’une coulée de lave approche, il y a peu de moyens de l’arrêter, compte tenu de la quantité et de la température énormes de la lave.

Magma et lave

Les volcans ne seraient pas aussi intéressants sans les grandes explosions qu’ils créent et les rivières de lave rougeoyantes. Toute la roche ignée provient du magma ou de la lave. La prochaine fois que vous ferez de la randonnée près d’une zone volcanique, vous pourriez essayer d’identifier les types de lave que le volcan a éclaté, en fonction des types de roches ignées que vous trouvez.

Magma

Profondément sous la Terre, le magma se forme comme la première étape de la création d’un volcan. Cela se produit parce que la roche sous la surface est soumise à de grandes quantités de pression de la gravité. La désintégration des matières radioactives génère une chaleur supplémentaire. La chaleur et la pression importantes font fondre la roche sous la surface pour former une substance ressemblant à de la tire. Vous avez peut-être vu une bougie qui a été laissée de côté au soleil trop longtemps. Il devient plus doux et ressemble plus à un liquide. Au fur et à mesure que les molécules absorbent la chaleur, elles commencent à glisser les unes après les autres, devenant de plus en plus fluides. Un processus similaire se produit avec le magma. Cependant, différentes substances fondent à différentes températures. Pour cette raison, la température à laquelle les roches fondent dépend des types spécifiques de roches. La croûte terrestre et le manteau sont composés de nombreuses substances, de sorte que la température requise pour créer du magma varie. La plupart des magmas se forment entre 600 °C et 1300°C (Figure 8.13).

La roche fondue ou le magma peut être trouvé dans les chambres de magma sous la Terre. Étant donné que les chambres magmatiques sont si loin sous la surface de la Terre, il est difficile pour les scientifiques de les étudier. Les scientifiques savent que les chambres de magma sont créées là où la chaleur et la pression sont les plus élevées. Lorsque les plaques tectoniques entrent en collision et se frottent les unes contre les autres, du magma s’y forme. C’est ainsi que l’Anneau de feu du Pacifique a été créé. Nous savons également qu’il y a des volcans loin des limites des plaques, nous savons donc qu’il y a également des chambres magmatiques dans ces zones. Les chambres de magma peuvent être trouvées là où il y a des panaches de manteau ou des points chauds.

On ne sait pas exactement comment ou pourquoi ces points chauds sont créés. Cependant, comme différentes substances fondent à différentes températures, la création de magma dépend des substances qui le composent — sa composition. Tout comme la saveur d’un gâteau dépend des ingrédients que vous y mettez, le comportement du magma et de la lave dépend de sa composition. Certaines roches fondues agissent de certaines manières. Ainsi, lorsque le magma devient de la lave, toutes les laves n’agissent pas de la même manière.

Lave

Une fois que le magma atteint la surface, il devient de la lave. Considérez différents liquides que vous pourriez voir dans votre maison — du miel et une bouteille de cola, par exemple. Vous conviendrez peut-être que les deux liquides sont différents à bien des égards. Ils ont un goût différent, ont des couleurs différentes, ont des gaz différents et coulent différemment. En fait, le miel est un liquide qui résiste à l’écoulement, alors que le cola coule facilement. Le miel a une viscosité plus élevée que le cola; il résiste à l’écoulement (Figure 8.14). Le cola a une faible viscosité car il s’écoule facilement. L’une des principales différences entre les différents types de lave est leur viscosité.

Une lave très visqueuse est une lave qui n’a pas tendance à couler facilement. Il a tendance à rester en place. Les laves à haute teneur en silice ont tendance à être plus visqueuses. Comme il est si résistant au mouvement, il obstrue les évents d’un volcan. La pression devient de plus en plus grande jusqu’à ce que le volcan explose enfin. Ce type de lave se trouve dans les éruptions explosives. Il a également tendance à piéger beaucoup de gaz. Lorsque le gaz est libéré, il rend l’éruption plus explosive. La majeure partie de cette lave est projetée dans les airs où elle durcit et devient de la roche solide. Cette roche en fusion qui se solidifie dans l’air est connue sous le nom de matériau pyroclastique. Dans une roche ignée comme la pierre ponce, de petits trous dans la roche solide montrent où se trouvaient les bulles de gaz lorsque la roche était encore de la lave liquide.

La lave à faible viscosité glisse ou coule sur les flancs des montagnes. Il existe plus d’un type de lave à faible viscosité. Les différences entre eux viennent de la composition différente des laves et des différents endroits où elles remontent à la surface. Le type de formations ignées formées dépend du type de lave qu’il s’agit. Les trois principales catégories sont a’a, pahoehoe et pillow lava.

Lave A’a

La lave A’a est la plus visqueuse des laves non explosives (Figure 8.15). Cette lave forme une croûte épaisse et cassante qui se déchire en morceaux rugueux et déchiquetés. La surface solidifiée est dentelée et tranchante. Il peut s’étendre sur de grandes surfaces à mesure que la lave continue de couler en dessous.

Lave Pāhoehoe

La lave Pāhoehoe est moins visqueuse que la lave a’a et s’écoule plus facilement. Sa surface semble plus ridée et lisse que la lave a’a déchiquetée. La lave Pāhoehoe coule en une série de lobes ou de zones arrondies qui forment d’étranges formes tordues et des sculptures rocheuses naturelles (Figure 8.16). La lave Pāhoehoe peut également former des tubes de lave sous le sol (Figure 8.17).

Lave d’oreiller

La lave d’oreiller est de la lave qui sort des évents volcaniques sous l’eau (Figure 8.18). Quand il sort sous l’eau, il se refroidit très rapidement et forme des roches à peu près sphériques qui ressemblent à des oreillers, d’où plus de lave fuit et crée plus d’oreillers. La lave d’oreiller est particulièrement courante le long des centres d’épandage sous-marins.

Prédire les éruptions volcaniques

Les éruptions volcaniques peuvent être dévastatrices, en particulier pour les personnes les plus proches des volcans. Tout comme les météorologues tentent de prédire ou de prévoir les ouragans et les tornades, les vulcanologues tentent également de prévoir les éruptions volcaniques. Bien que prédire les éruptions volcaniques soit loin d’être parfait, de nombreuses preuves peuvent indiquer qu’un volcan est sur le point d’entrer en éruption. Certains de ces facteurs sont difficiles à mesurer, ce qui contribue à la difficulté de prédire les éruptions.

Histoire des activités volcaniques

Un facteur important pour prédire les éruptions est l’histoire d’un volcan. Autrement dit, nous considérons combien de temps il s’est écoulé depuis son éruption et le laps de temps entre ses éruptions précédentes. Les volcans sont classés en trois subdivisions : actifs, dormants et éteints. Un volcan actif est celui qui est actuellement en éruption ou montre des signes d’éruption dans un avenir proche. Un volcan dormant ne montre plus de signes d’activité, mais est entré en éruption dans l’histoire récente (Figure 8.19). Enfin, un volcan éteint est un volcan qui n’a pas éclaté dans l’histoire récente et qui n’entrera probablement plus en éruption à l’avenir. Les volcans actifs et dormants sont fortement surveillés car même les volcans dormants pourraient soudainement montrer des signes d’activité.

Tremblements de terre

Lorsque le magma sous un volcan pousse vers le haut, il secoue le sol et provoque des tremblements de terre. Bien que les tremblements de terre se produisent probablement tous les jours près d’un volcan, la quantité et la taille des tremblements de terre augmentent avant une éruption. En fait, un volcan sur le point d’entrer en éruption peut produire une série continue de tremblements de terre, car le magma se déplaçant sous terre crée un stress sur les roches voisines. Afin de mesurer ces tremblements de terre, les scientifiques utilisent des sismographes qui enregistrent la longueur et la force de chaque tremblement de terre.

Déformation de la pente

Tout ce que le magma et le gaz poussent vers le haut peuvent faire gonfler le sol ou la pente du volcan. Parfois, le gonflement du sol révèle d’énormes changements dans la forme d’un volcan. La plupart des cas de déformation du sol sont subtils, cependant, et ne peuvent être détectés que par des inclinomètres, qui sont des instruments qui mesurent l’angle de la pente d’un volcan. De plus, le gonflement du sol peut entraîner une augmentation des chutes de pierres et des glissements de terrain.

Émissions de gaz

Souvent, les gaz peuvent s’échapper d’un volcan avant que le magma n’atteigne la surface lors d’une éruption. Ainsi, les scientifiques peuvent mesurer la production de gaz, ou les émissions de gaz, dans les évents sur ou autour du volcan. Les gaz, comme le dioxyde de soufre (SO2), le dioxyde de carbone (CO2), l’acide chlorhydrique (HCl) et même la vapeur d’eau peuvent être mesurés sur le site ou, dans certains cas, à distance avec les satellites. Les quantités de gaz et leurs rapports sont calculés pour aider à prédire les éruptions.

Surveillance à distance

Comme mentionné, certains gaz peuvent être surveillés à l’aide de la technologie satellitaire (Figure 8.20). Les satellites sont également capables de mesurer d’autres facteurs, tels que les relevés de température de points particulièrement chauds sur un site volcanique ou de zones où la surface du volcan change. À mesure que notre technologie continue de s’améliorer, les scientifiques sont mieux en mesure de détecter les changements avec précision et en toute sécurité.

Bien que les méthodes de surveillance s’améliorent de mieux en mieux, il est encore difficile de prédire une éruption volcanique avec certitude. Aucun scientifique ou organisme gouvernemental ne veut être considéré comme alarmiste en annonçant qu’une éruption va se produire et ce n’est vraiment pas le cas. Le coût et la perturbation pour la société d’une évacuation à grande échelle laisseraient beaucoup de gens mécontents et les scientifiques embarrassés. Cependant, la possibilité de sauver des vies et des biens fait très certainement de la poursuite de la prédiction de l’éruption une cause valable.

Résumé de la leçon

• Les volcans sont produits lorsque le magma monte vers la surface de la Terre car il est moins dense que la roche environnante.
• Les éruptions volcaniques peuvent être non explosives ou explosives selon la viscosité du magma.
• Les éruptions de type explosif se produisent le long des bords des continents et produisent d’énormes quantités de matière éjectées dans l’air.
• Les éruptions de type non explosif produisent principalement divers types de lave, tels que les laves a’a, pāhoehoe et pillow.
• Certains signes qu’un volcan pourrait bientôt entrer en éruption comprennent des tremblements de terre, un renflement de surface, des gaz émis ainsi que d’autres changements qui peuvent être surveillés par les scientifiques.

Questions d’examen

1. Quels sont les deux principaux types d’éruptions volcaniques?
2. Il y a plusieurs centaines d’années, un volcan est entré en éruption près de la ville de Pompéi. Les archéologues ont trouvé les restes de personnes s’embrassant, étouffées par les cendres et la roche qui recouvraient tout. De quel type d’éruption cela a-t-il dû être?
3. Qu’est-ce qu’un matériau pyroclastique?
4. Nommez trois liquides à faible viscosité et trois à haute viscosité.
5. Quelle est la différence entre une chambre magmatique et un panache du manteau ?
6. Le point d’ébullition de l’eau est de 100 ° C. Pourquoi l’eau pourrait-elle rendre une éruption plus explosive?
7. Quels sont trois noms pour la lave non explosive?
8. Quels facteurs sont pris en compte pour prédire les éruptions volcaniques?
9. Pourquoi la prédiction des volcans est-elle si importante ?
10. Étant donné que les astronomes sont loin des sujets qu’ils étudient, quelles preuves pourraient-ils chercher pour déterminer la composition d’une planète sur laquelle se trouve un volcan?

Vocabulaire

volcan actif Un volcan qui est actuellement en éruption ou sur le point d’entrer en éruption. volcan dormant Un volcan qui n’est pas actuellement en éruption, mais qui a éclaté dans le passé enregistré. éruption effusive Une éruption volcanique relativement douce et non explosive. éruption La libération de magma sur la surface de la Terre. Habituellement, une éruption s’accompagne également d’une libération de gaz. éruption explosive Une éruption volcanique qui libère de grandes quantités de gaz, de sorte que le magma est violemment projeté dans l’air. volcan éteint Un volcan qui n’a pas éclaté dans l’histoire enregistrée et qui est considéré comme peu susceptible d’entrer en éruption à nouveau. chambre magmatique Une région de la Terre entourée de roche solide et contenant du magma. pyroclaste Une roche composée de fragments de roche volcanique projetés dans l’air par des éruptions volcaniques. viscosité « Épaisseur » ou  » viscosité » d’un liquide. Plus un liquide est visqueux, plus il sera difficile pour le liquide de s’écouler.

Points à considérer

• Selon vous, Quels types de preuves diraient aux scientifiques si une ancienne éruption volcanique était explosive ou non explosive?
• Tous les volcans ont-ils la forme de hautes montagnes avec un cratère au sommet?
• Quelle est selon vous l’origine des noms A’a et Pāhoehoe ?
• Les tremblements de terre n’indiquent pas toujours qu’un volcan va entrer en éruption. Quels facteurs concernant un tremblement de terre pourraient indiquer une relation avec une éruption volcanique?