Volcanisme continental/Activité volcanique

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L’éruption volcanique

Une éruption volcanique se caractérise par l'émission de matériel éruptif par un système volcanique. On distingue deux grands types d'éruptions. Les éruptions effusives se caractérisent par une émission de lave fluide sans activité explosive, le gaz étant le moteur de l'émission de ce matériel. Les éruptions explosive, quant à elles se distinguent par la production d'explosions de puissance variable pouvant rejeter, soit de la lave (exemple : activité strombolienne), soit des matériaux pyroclastiques (exemple : activité plinienne). Les explosions sont produites par éjections rapides de poches de gaz à travers le conduit éruptif de l'édifice volcanique.

Les coulées de lave

Une coulée de lave peut essentiellement être produite de deux manière différente. Le plus souvent, lors de sa remontée à travers le conduit éruptif, le magma fracture la roche, produisant des séismes tectoniques de faible magnitude caractéristiques. Ces fractures se prolongent souvent par des failles courbes (courbure sur le plan horizontal, failles non listriques) convergent toutes vers un même point sur le flans du volcan. Le magma peut ensuite emprunter ces fractures et atteindre l'air libre sans nécessairement sortir par le cratère. Il arrive, lors de la formation d'un cône volcanique autour d'une bouche qu'une partie de ce cône s'effondre et laisse passer la lave jaillissant de la bouche.

Comme un cours d’eau, la lave emprunte un ou des sillons des flancs du volcan : si la coulée est abondante, elle peut déborder de ces sillons, emporter tout ou partie de leur bordure remaniant la surface du cône volcanique. Mais aussi, quand la pente diminue, la lave s’étale : la coulée devient plus large mais moins épaisse. Au cours de son cheminement, la lave se refroidit au niveau du front de coulée, en surface et à sa base, se fige et donne des roches volcaniques. Au niveau du front, les roches volcaniques semblent bloquer la progression mais sous la pression de la lave qu’elles retiennent, le barrage naturel s’effondre ou s’ouvre laissant la lave progresser et cela recommence. En surface, des roches volcaniques se forment et recouvrent la masse en fusion. Le refroidissement des laves en surface est assez rapide pour que le dégazage ne soit pas complet : on obtient des roches montrant des cavités contenant les gaz piégés qui les rendent légères et sonores lorsque, entraînées par la coulée à la surface de laquelle elles flottent, elles s’entrechoquent. Ces roches particulières sont des ponces (roches caverneuses et aux arrêtes saillantes et abrasives -utilisées pour cette action en Industrie-), mais puisqu’elles flottent à la surface du fait de leur faible densité, elles constituent les scories. Enfin, à la base de la coulée le refroidissement du fond se fait au contact de la surface qui vient d’être recouverte : les roches qui se forment constituent un « tapis » de matériel plus chaud sur lequel la coulée va pouvoir maintenant s’écouler sans refroidissement de sa base à ce niveau. Quand le niveau du lac de lave s’abaisse, la coulée finit par ne plus être alimentée, s’arrête progressivement et refroidit : en fait le refroidissement est lent et bien que la surface soit solide, les roches restent un temps assez long brûlantes.

Les projections et les fumées

Lorsque les bulles de gaz finissent leur remontée, elles déforment la surface du lac de lave, étirent le film de lave qui les sépare encore de l’extérieur, jusqu’à le rompre :

• le film de lave se rompt brutalement,
• l’élasticité de la lave, les gaz sous pression qui s’échappent et la brutalité de la rupture projettent puissamment des lambeaux de lave dans toutes les directions et avec des inclinaisons variées – ces paquets de lave sont les projections ou bombes volcaniques-,
• les gaz libérés très chauds et sous pression entraînent avec eux des particules fines – les cendres – et forment des fumées sombres qui s’élèvent au-dessus du cratère et si les gaz contiennent de la vapeur d’eau, les fumées montreront des volutes blanches.

Les bulles en éclatant produisent des sons d’autant plus forts que la pression des gaz était importante, pouvant ressembler à de véritables explosions pour les plus forts, la dépression subie par les gaz émet des sifflements et, bien entendu, ces phénomènes agitent fortement la surface du lac de lave qui vient buter contre les paroi du cratère donnant encore des manifestations sonores d’une autre nature.

Cette agitation de la surface du lac de lave sera d’autant plus importante que les bulles de gaz seront nombreuses à atteindre la surface : plus le nombre de bulles de gaz est grand, plus le volume de matériel en fusion dans la structure sera important et donc plus le niveau du lac de lave sera haut. Les coups de butoir du lac de lave sur les parois du cratère ont une action destructrice sur celles-ci : on peut expliquer ainsi l’élargissement progressif du cratère vers son sommet et sa forme de dépression conique. Si la descente du lac de lave se fait par paliers, l’intérieur du cratère peut montrer des terrasses en escalier. Enfin, lorsqu’il y a débordement du lac de lave, cette agitation crée une irrégularité de l’alimentation de la coulée voire des débordements sporadiques à d’autres endroits.

Phase de calme

La présence de lave dans le cratère ou dans le réservoir secondaire mais sans les remplir complètement, maintient le volcan en activité mais sans qu’il y ait éruption (puisqu’il n’y a plus de sortie de matériel en fusion hors du cratère). Cette phase d’activité très éloignée du « remue-ménage » éruptif peut être appelée phase de calme. Pendant cette phase, si le dégazage n’est pas totalement terminé, des fumées continueront à s’échapper et quelques manifestations sonores se feront entendre pour rappeler l’état d’activité du volcan.

Rythme éruptif

L’éruption est due à l’abondance de magma dans le réservoir magmatique et sa richesse en gaz. Mais l’éruption est un mécanisme qui va contribuer à la diminution du volume de matériel en fusion contenue dans la structure et le dégazage de ce matériel. Elle contribue à réduire les causes à son origine : une éruption sera suivie d’une phase de calme. Pour qu’une nouvelle éruption ait lieu il faudra que le volume de matériel en fusion dans la structure augmente : cela ne pourra se faire qu’avec un nouvel apport de magma dans le réservoir principal. Le magma nouveau augmente le volume du matériel en fusion et les gaz qu’il contenait augmenteront ce volume d’autant plus lors de la remontée.

Ainsi, le rythme éruptif que montrent un grand nombre de volcans dépend du rythme d’alimentation du réservoir en magma. Pour les volcans des zones de subduction, cette alimentation dépend de l’activité de la ou des rides medio-océaniques (Voir volcanisme océanique).

Extinction

Si une phase de calme se prolonge, donc si un nouvel apport de magma qui se fait attendre, le dégazage va être complet et ses manifestations vont cesser. Parmi elles, la remontée des gaz remuait le matériel en fusion et ainsi entretenait la température de ce matériel en surface (ou tout au moins sous la couche de scories). Le lac de lave dans le cratère va progressivement refroidir. La rétraction qu’accompagne le refroidissement des matériaux va former au fond du cratère un dôme volcanique de roches volcaniques.

Ce dôme montre des roches très résistantes dues à leur vitesse de refroidissement lente. L’érosion, par la suite, peut isoler ce dôme par élimination du cône volcanique (roches moins résistantes) et former un pain de sucre.

Le matériel en fusion dans la partie supérieure de la cheminée pourra lui aussi refroidir et former un bouchon volcanique (comprenant aussi le dôme). Plus ce bouchon s’étend vers les profondeurs, moins la reprise de l’activité du volcan va être possible : s’il n’est plus actif et/ou s’il n’a que très peu de chance de le revenir il pourra être dit éteint.

Reprise d’activité

Conditions de la reprise d’activité

La reprise de l’activité volcanique va nécessiter, d’abord, un apport de magma dans le réservoir volcanique.
Ensuite, ce nouveau magma devra s’ouvrir un passage jusqu’à la surface.

Reprise de l’activité de la zone volcanique

Après une phase de calme trop prolongée, un bouchon volcanique s’étant formé dans la partie supérieure de l’ancienne cheminée, le magma paraît avoir plus de facilité à se frayer un autre passage dans la faille que de dégager le bouchon volcanique puisqu’en général c’est ainsi que cela se passe.
Quand le matériel en fusion atteint la surface, c’est à un autre endroit que lors de l’activité précédente et, donc, il va se former un nouveau volcan à côté du précédent. Le premier volcan est éteint et c’est le deuxième qui est actif : le volcan initial ne reprend pas son activité mais la zone volcanique reprend une activité.
Après un autre apport de magma trop tardif, il pourra se former un troisième volcan à côté des précédents. Les volcans de la zone sont tous sur la même ligne de faille (intersection du plan de faille avec la surface) : ils sont alignés et constituent une chaîne volcanique.
Si les apports de magma cessent, le dernier volcan en activité s’éteint ainsi que la zone volcanique.

Cas exceptionnels

Dégagement d’un bouchon volcanique

Montagne Pelée - Martinique

Il est possible que le bouchon volcanique qui ferme la partie supérieure de la cheminée puisse être dégagé sous l’effet de la pression qui s’accumule sous lui. Cela s’est déroulé en 1902 en Martinique pour la Montagne Pelée.

Le bouchon est bien inséré dans toutes les aspérités de la paroi de l’ancienne cheminée, ce qui va nécessiter, d’une part, des pressions internes suffisamment importantes et, d’autre part, des décrochages du bouchon lui permettant d’être peu à peu libéré : des séismes vont être produits lors de chaque rupture. Une rupture fragilisant le système, la rupture suivante doit être plus aisée, ce qui augmente le rythme des secousses alors que celles-ci diminuent d’intensité.

Toutefois les pressions restent considérables et le bouchon volcanique sort peu à peu de l’ancienne cheminée et même de plus en plus vite (comme le bouchon d’une bouteille de champagne) : au milieu du cratère le bouchon volcanique forme une aiguille. Lors de la catastrophe de la Montagne Pelée le sommet de l’aiguille était visible de la base du volcan.

Lorsque la cheminée est totalement dégagée, les gaz s’échappent, font chuter la pression de façon importante à la base de l’aiguille qui va basculer, s’effondrer sur la bordure du cratère où elle se disloque en même temps que cette bordure. Une poussière abondante se mélange aux gaz formant une matière particulière fluide (plastique), très chaude et suffisamment dense pour ne pas pouvoir vraiment s’élever comme une fumée : ce mélange particulier est la nuée ardente (nuée pour son état et ardente pour sa température).

Cette nuée ardente, quand elle a rempli le cratère, ou ce qu’il en reste, peut dévaler le long d’un flanc du volcan et tout détruire sur son passage : c’est une coulée pyroclastique (Pyro=feu). Outre sa température, c’est sa vitesse d’écoulement qui est destructrice : c’est comme un vent fort de plusieurs centaines de kilomètres par heure déplaçant une matière beaucoup plus dense que l’air. Une telle coulée a complètement détruit l’ancienne capitale de la Martinique – Saint-Pierre - ainsi que sa population (un survivant).

Explosion partielle ou totale du cône volcanique

Si le magma ne peut se frayer un nouveau passage dans le plan de faille, ni dégager le bouchon volcanique, les pressions dans la structure volcanique s’accumulent et peuvent provoquer l’explosion totale ou partielle du volcan. Un volcan qui a été en grande partie détruit par une telle explosion laisse la place à un cratère d’explosion appelé Caldeira.

L’île de Santorin en Méditerranée est le vestige d’un ancien volcan occupé par l’Humanité avant qu’il ne disparaisse (en partie) et qui pourrait être à l’origine de la légende de l’Atlantide.

Ce type d'explosion se produit lorsque le matériel en fusion est très épais : les gaz n'arrivent pas à sortir des laves visqueuses et les pressions s'accumulent.