Les volcans · 2013-03-05 · • la tectonique des plaques • les volcans et tremblements de terre. 6 Muséum de Genève – Dossier ... Un liquide magmatique en quantité suffisante,avec

MédiationCulturelle

Les volcans -------- - - - - - - - - - - - - - - -Le feu de la Terre

Dossier pédagogiquedestiné aux enseignants de 3P à 6P

Javier Fortea, Florence MarteauIllustrationde couverture

© Muséum d’histoire naturelle de la Ville de Genève – 2010

Supervolcan

Dossier pédagogiquedestiné aux enseignants de 3P à 6P (8-12 ans)

2 Muséum de Genève – Dossier pédagogiques : Supervolcan

Table des matières

Pour organiser votre visite 4L’exposition 5Introduction 6A StructuredelaTerre 7 1.Croûtesetplaques 7 2.Magmaetlave 10B Les5typesdevolcanismedanslemonde 11 1.Levolcanismed’arcoudesubduction 11 2.Levolcanismedepointchaud 14 3.Levolcanismederift 14 4.Levolcanismededorsaleocéaniqueoud’accrétion 15 5.Levolcanismeponctuel 16C Lesvolcansrouges:levolcanismeeffusif 17D Lesvolcansgris:levolcanismeexplosif 19 1.Volcansetcatastrophes 20 2.Volcansetclimat 22E Lesvolcansdeboue:levolcanismefroid 24F Supervolcans 25 1.Qu’est-cequ’unsupervolcan? 25 2.Quellessontlesconditionspouravoirunesuperéruption? 25 3.Quelssontlesfacteursdéclencheursd’unesuperéruption? 25 4.Quelleestlafréquencedessuperéruptions? 25 5.Quelleestlamorphologiedessupervolcans? 26G Lesbienfaitsdesvolcans 28 1.Nouveauxterritoires 28 2.Construction 28 3.Histoiredel’Homme 29 4.Minerais 29 5.Fertilité 30 6.Zéolites 30 7.Gemmes 31 8.Lagéothermie,uneénergierenouvelable 31H Volcanssoussurveillance 33 1.Surveillanceetanalysedesémissionsdegaz 33 2.Surveillanceausol 33 3.Surveillanceaérienne 34 4.Surveillancedeladéformationdusol 34 5.Surveillanceparcaméra 35 6.Surveillancesismique 35

3

I Lesrochesvolcaniques 36 1.Rappel 36 2.Lesrochesvolcaniques 37 3.Lesformesdeslaves(basaltes)desvolcanseffusifs 38 4.Lesformesdeslaves(rhyolites)desvolcansexplosifs 40Outilspourl’enseignant 42Annexe 1:L’Eyjafjöll,chroniqued’uneéruption 44Annexe 2:Pourréaliserunvolcan 48Annexe 3:Questionnaire 50

Muséum de Genève – Dossier pédagogiques : Supervolcan

Santiaguito,Guatemala(photoC.Charvet)


Pour organiser votre visite…

Ateliers de médiation gratuits, sur inscription en début d’année scolaire

Une visite guidée de l’exposition temporaire présentée par les commissaires

peut être organisée sur demande, toute l’année, du mardi au vendredi.

Visite payante, dès 8 ans

Téléphoner au +41 (0)22 418 63 44 pour fixer un rendez-vous, ou envoyer un

courriel à : [email protected]

Après réservation, une confirmation écrite est envoyée

A l’arrivée au Muséum, s’annoncer à l’accueil et s’acquitter du montant de la

visite, en espèces uniquement.

Les euros (billets exclusivement) sont acceptés et la monnaie est rendue en

francs suisses, au taux de change en vigueur au Muséum le jour de la visite

(indication : octobre 2010 , soit € 0,74 = CHF 1.-)

A l’issue de la visite, votre reçu peut être retiré à l’accueil

CHF 95.- par groupe (min. 10 pers. - max. 20 - 25 pers.), pour une visite d’une

heure

CHF 60.- par groupe (min. 10 pers. - max. 20 - 25 pers.), pour une visite d’une

heure

Le Muséum dispose de quelques places de parking pour les cars.

Pour la procédure d’accès, nous vous prions de vous annoncer

dès votre arrivée auprès de l’huissier à l’accueil (Tél. +41 (0)22 418 64 00)

Arrivée gare CFF de Cornavin : tramway 16 (arrêt Villereuse),

bus 27 (arrêt Muséum) ou bus 8 (arrêt Tranchées )

Arrivée gare SNCF Eaux-Vives : 15 minutes à pied jusqu’au Muséum ou tramway

12, 16 ou 17 (arrêt Villereuse)

Parking Villereuse

A. Pour les écoles

B. Pour tous les publics

1

2

3

Tarifs

Dès 16 ans

Jusqu’à 15 ans

Précisions utiles

Accès par car

Accès par train

Accès par la route

5Muséum de Genève – Dossier pédagogiques : Supervolcan

L’exposition « Supervolcan »

Volcans spectaculaires

Le volcanisme spectaculaire, aussi nommé « volcanisme rouge »,

les coulées de laves, la formation du magma et les différents

types de volcanismes.

Volcans destructeurs

Le volcanisme explosif (« volcanisme gris »), qui propulse de grandes quantités

de poussières dans l’atmosphère et qui peut donc perturber considérablement

le climat de notre planète.

Volcans bienfaiteurs

Les cendres émises par les volcans fertilisent de grandes régions. Les volcans sont les principaux responsables de la

formation des minerais, une ressource importante dans l’histoire de l’humanité. La géothermie, une énergie renouvelable

souvent liée à la présence des volcans, est traitée dans ce volet.

Volcans sous surveillance

Les méthodes et les outils qui permettent de surveiller les volcans.

Les films projetés en octobre 2010 et février 2011 portent sur cette thématique.

Paroi interned'un cratère

Les 5 typesde volcans

Volcanismeeffusif

Volcanismeeffusif

TV

TV

TV

TV

TV

Géothermie Zonesolfatares

Solfatares

Positifsvolcans

Risquesvolcaniques

Volcans& climat

Vitrinebinoculaire

Sismographe

Le labo

Tunnel de lave

Échantillons de laves Échantillons de laves

Volc

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Borneinteractive

3e étage

A découvrir également au 3e étage : l’histoire de la Terre

• l’architecture interne du globe terrestre

• la croûte terrestre

• la tectonique des plaques

• les volcans et tremblements de terre


Introduction

« Sans les volcans, la vie ne serait probablement jamais née » Haroun Tazieff.

Bien que dangereux et redoutables, les volcans ont toujours fascinél’Homme.Sourcesdevieoudemort,ilssuscitentcrainteetrespect,ins-pirantmythesetlégendesdanslesquelsleurcolèreestassociéeàcellededivinités.PourlesRomains,ledieudufeuVulcainvivaitdansl’Etna.IlyforgeaitlesarmesdeJupiteretlesflammesquis’échappaientsignifiaientqueledieutravaillait.Lemot«volcan»tiresonnomdeVulcain.

Lesvolcanssontdesreliefsterrestresousous-marinsprésentantdesfrac-turesparlesquelless’écouledelalave(dumagmaquiaatteintlasur-face).Lorsd’éruptions, lemagmaremontedelachambremagmatiqueverslasurfaceparuneouplusieurscheminées.Unefoisensurface, ilserefroiditetdonnedesrochesvolcaniques.Achaqueéruption,levol-cans’agranditparl’accumulationdescouléesdelavesetdescendres.Laformeduvolcanvarieselonletypedelaveetd’éruption.Cetteformationgéologiqueseprésentelaplupartdutempssousformedecône,ausommetduquelsetrouveunorificeappelécratère.Certainsvolcansn’ontplusleursommet,maisunecaldeira(«chaudron»enpor-tugais):ungigantesquetroucauséparuneffondrement.

C’estenessayantdecomprendred’oùprovientlemagmaquelesscienti-fiquesontprogressivementélucidélastructuredelaTerre.

Le personnage en combinaison ignifu-gée, « Supervolcan », vous guide dans l’exposition (© J. Fortea, Museum)


A Structure de la Terre

1. Croûtes et plaques

Asonorigine,ilyaenviron4,6milliardsd’années,notreplanèten’étaitqu’unebouleardentefaitederochesfondues.Lenoyauetlemanteausesontdifférenciés.LaTerres’estensuiterefroidieensurfaceetunepeaurigide s’est ainsi lentement formée: la croûte terrestre, composée decroûtescontinentaleetocéanique.Lacroûteterrestreesttrèsfine:entre7et70kilomètresd’épaisseur,alorsquelerayondelaplanèteavoisine6400kilomètres.Celaéquivautàl’épaisseurd’unefeuilledepapierposéesuruneorange.

Lacroûte continentale auneépaisseurde20à35kmet elle s’épais-sitjusqu’à50à70kmsousleschaînesdemontagne.Elleestcomposéeavanttoutdegranites,degneissetderochessédimentaires.Lacroûte océanique ne dépasse pas 5 à 8 kmd’épaisseur. Elle est composée deroches sédimentaires et de roches magmatiques basiques, essentielle-mentdesbasaltes(schéma1,p.8).

Lalithosphèreestconstituéedelacroûteocéaniqueetcontinentaleetlapartiesupérieuredumanteausupérieur,rigide.Elleestdécoupéeenplusieursplaquesmobilesetrigidesquidériventsurl’asthénosphère,lapartiedumanteau supérieurdéformable sous lemanteau. L’épaisseuretlacompositiondelalithosphèresontvariables:70à100kmpourunocéanet150à170kmpouruncontinent.Notreplanèteestainsiconstituéeensurfacedemorceauxquiformentcequel’onappellelesplaqueslithosphériques.Onencomptehuitgrandes:les plaques eurasienne, africaine, nord-américaine, sud-américaine,nazca,pacifique,australienneetantarctique,ainsiqueplusieursdepluspetite dimension, notamment les plaques coco, arabique, indienne etphilippine(schéma2,p.9).

La « tectonique des plaques » désigne l’ensemble des phénomènes liés

aux mouvements des plaques lithosphériques : collision, écartement,

coulissement.


Schéma1:L’intérieurdelaTerre(d’aprèsE.Tarbuck,2008)


Schém

a2:Lesgrandesplaquestectoniques


2. Magma et lave

Unmagmaestunerochefondue.Sanslui,levolcanismen’existeraitpas!Unmagmaquiatteintlasurfaceestappelé«lave».

Lorsquelesmagmasparviennentàlasurfacedelacroûteterrestreparuneouplusieurscheminées,ilslibèrent:• desliquidesoulaves• sileslavessontéjectéesetsesolidifientdansl’air,ellesformentdes

bombes,scories,etcendres• desproduitsgazeux.

Origine du magma

Lesmagmaslesplusrépandusproviennentdelafusionpartielleduman-teausupérieur.Cedernierest,contrairementauxidéesreçues,solideetreprésenteplusde80%duvolumedenotreplanète.Cependant,suiteàunemodificationdetempérature,depressionoud’hydratation,sapartiesupérieurepeutsubirunefusionpartielle.Un liquidemagmatiqueenquantité suffisante, avecunedensitédiffé-rentedel’environnementsolideetsouspression,migreverslehaut.

Le gaz, moteur des explosions volcaniques

Lacomparaisonavecunebouteilledechampagneestinstructivepourlesenfants:

Phase 1 :Lemagmasituédanslachambremagmatiquesubitlapressiondesrochesquil’enferment.Lesgazsontdissousdanslemagma.Cettesituationestsemblableàcelled’unebouteilledechampagnebouchée.

Phase 2 :Lemagma,sousl’effetdelapression,commenceàmonter.Lesgazs’échappentetformentdesbulles.Levolumedumagmaaugmente.Lebouchondelabouteillecommenceàsortir.

Phase 3 :Lemagmaarriveàlasurface.Lesbullesgrossissent,éclatentetpulvérisentlemagma.Lebouchondechampagnesaute.

Enfonctiondutempsdestockagedanslachambremagmatique,lesmag-massetransformentetsont«peuévolués»(volcaneffusif)à«évolués»(volcanexplosif).

Santiaguito,Guatemala(photoM.Caillet)

Couléedelave,Hawaii(photoJ.Metzger)


B Les 5 types de volcanisme dans le monde

1. Le volcanisme d’arc ou de subduction

Un plancher océanique glisse sous une autre plaque

Lors de son enfouissement, le plancher océanique plongeant libère del’eau et provoque la fusion partielle de la partie supérieure du man-teau.Lesmagmasproduitssontrichesenvolatiles(gaz)ettrèsvisqueux.Ceux-ci provoquent des éruptions explosives parfois très importantes.Ainsiuneforteexplosionpeutdétruirelecônehabituellementforméetengendreruntrouappelé caldeira.Deuxvolcanismesd’arcexistent:• l’arcinsulaire,lorsqu’unplancherocéaniques’enfoncesousuneautre

plaquedumêmetype,• l’arc continental, lorsqu’un plancher océanique s’enfonce sous une

plaquecontinentale.Quinze à vingtmillions d’années de subduction sont nécessaires pourqu’unarcpuissesedévelopper.Cevolcanismeproduitlesgrandsstratovolcans,descônesàpentesfortesformées par l’empilement de couches de produits volcaniques variés:couléesdelavemassives,débrisfragmentés(pyroclastiques),cendresetscories.

EXEMPLES--------------------------Fujiyama (Japon) – arc insulaireMont Saint Helens (Etats-Unis) – arc continentalPinatubo (Philippines) – arc insulaire

LorsdelatrèsforteéruptionduMontSaintHelens(USA)en1980,l’ondedechocdel’explosionarasélesforêtsdansunlargesecteurdemi-circulaireaunordduvolcan.Cesdestructionssontencorevisiblesbiendesannéesaprèslacatastrophe.(photoP.-Y.Burgi)

Cotopaxi,Equateur(photoC.Charvet)


Schém

a3:C

ettecarteprésentelesvolcan

sactifseten

som

meil,levolcanismepo

nctuelpréhistoriqu

e,ainsiquelesgran

dsdépôtsdetrapp

setdeplateauxocéaniquesassociésàdespo

ints

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ds.


Schém

a4:Lesdifférentstyp

esdevolcan

ismeetleurslien

saveclem

anteau

terrestreetlatectoniquedesplaques(d

’aprèsJoséE.Vigil,U

SGS).


2. Le volcanisme de point chaud

Surchauffement local du manteau supérieur

Ce volcanismene se situe pas aux frontières des plaques tectoniques,maisàl’intérieurdecelles-ci.Lemagmatismeapouroriginedespanachesmantelliques ascendants nés vraisemblablement à des profondeurs deplusde670 km.Cemécanismeengendredetrèsgrosvolumesde laveensurface,responsablesdelaformationd’édificesvolcaniquesénormesatteignant 10 km au-dessus des fonds marins, telle l’île d’Hawaii.L’alignementdesîlestémoigne,selonl’explicationclassique,dudéfile-mentd’uneplaqueau-dessusd’unpoint chaudfixe.Amesurequ’ellesedéplace,l’îles’éloignedupointchaud,tandisqu’uneautreapparaît,puissedéplace,etainsidesuite.Récemment,deschercheursontmisenévidencelamobilitédespointschauds.

Ce volcanisme génère des volcans bouclier: des cônes à pente faiblerésultant de l’empilement de coulées de laves fluides, généralementbasaltiques.

3. Le volcanisme de rift

Déchirure d’une plaque continentale

Cevolcanismeapouroriginelamontéed’unpanachemantelliqueliéeàl’amincissementdelacroûtecontinentaleetdelapartiesupérieuredumanteau(lithosphère).Ladécompressiondumanteausupérieurinduitunefusionpartielledecelui-ci.Ilseproduitensurfaceuneffondrementetlacréationd’unfosséappelé«graben».Lemagmaaalorslapossibilitédes’éleverdanslacroûteforte-mentfracturéeetlevolcanismepeutalorssemanifester.

Le point chaud :

traverse une plaque océanique (ex : les volcans hawaïens et ceux de

Polynésie dans la plaque pacifique)

traverse une plaque continentale (ex : Yellowstone dans la plaque

nord-américaine)

se trouve à cheval sur une dorsale océanique (ex : l’Islande).

EXEMPLES--------------------------

Chaîne des Puy (France)Rift Est-Africain (Kenya, Tanzanie)

Pu’u‘O’o,Hawaii(photoUSGS)


Lorsque le «rifting» se développe suffisamment, il évolue en dorsaleocéanique,provoquant ladéchirured’uneplaquetectoniquecontinen-taleetlacréationd’unfondocéanique.Cevolcanismesetraduitparuneactivitééruptivevariéeallantducônedescories,avecdespentesde32-33°etunetailleinférieureàdeuxkilo-mètres, à de grands volcans plus complexes comme le Kilimandjaro.L’interactiondumagmaaveclanappephréatiqueproduitdepetitscra-tèresd’explosionappelés «maar».

4. Le volcanisme de dorsale océanique ou d’accrétion

Remontée continuelle du manteau supérieur

Les échanges de chaleur entre la surface de la Terre et le manteauengendrentdescourantsdeconvection.Leursmouvementsascendantsinduisent des forces de tensionqui fracturent l’enveloppe terrestre etfontremonteràlasurfacelemanteau,partiellementfondusuiteàunedécompression.Ainsi, lemagmas’épanchecontinuellementdepartetd’autrede la cassureoudorsalequi correspondàunezonede forma-tiondelacroûteocéanique.Unefoisformée,celle-ciestprogressivementécartéedepartetd’autredel’axedontelles’éloignedansunmouvementévoquantundoubletapisroulantquisedéplaceversleszonesdesub-ductionoùilestenglouti(plongementdanslemanteausousuneautreplaque). Lesportions lesplusanciennesdeplancherocéaniqueontaumaximum200millionsd’années.

Tout au long des milliers de kilomètres de dorsales océaniques, lesbasaltesémisformentlacroûteocéaniquequicouvreenviron60%delasurfacedelaTerre.Lapressionexercéepar lacolonned’eauàcesprofondeursnepermetpasl’explosivité;ainsicevolcanismeessentiellementeffusifestformédecouléesdelaveentubesouencoussins(pillowlavas).Lesédificesvolcaniquessontcontinuellementdétruitsparl’activitétec-tonique. Lamanifestation la plus intéressante est l’hydrothermalismeintense, avec des cheminées expulsant des fluides chauds fortementminéralisés:lesfumeursnoirs.

EXEMPLES--------------------------

Ce volcanisme se produisant sous l’eau, les exemples ne sont obser-vables qu’avec des sous-marins.L’Islande représente un volcanisme hybride : un point chaud fait monter la dorsale au-dessus du niveau de la mer.

Fumeursnoirs,galerieduMuséum(photoPh.Wagneur)


5. Le volcanisme ponctuel

Explosion profonde transperçant la surface de la Terre

Aujourd’hui, la causeduvolcanisme,ditkimberlitique,n’estpasbienconnue.Commeleskimberlites sontdesrochesquicontiennentdeslam-beauxdemanteausolideetparfoisdesdiamants,lescénariosuivantestproposé:unpanachedematièrechaudeàlabasedumanteau(2900 km)percute les racinesde la croûte terrestre.Enmontant, la lavearrachedesmorceauxmantelliquescontenantdesdiamantsformésàdesprofon-deurssupérieuresà150km.Aufuretàmesuredel’ascension,ellegagnedelavitesse,atteignantmêmelavitesseduson.Ainsilediamant,malgrélabaissedepressionetdetempérature, n’apasletempsd’êtredéstabiliséetdesetransformerengraphite.Enfin,ellearriveàlasurfacedansuneexplosionvolcaniquecataclysmique.

Ce volcanisme génère des cratères d’explosion profonds, appelés dia-trèmes.Remplisdematériauxderetombée,ilssontentourésd’unanneaudeproduitsd’explosiongénéralementérodé.

EXEMPLES--------------------------

Kimberley (Afrique du Sud)Yakutia, Sibérie (Russie)

En Suisse, il n’y a pas de zone où la croûte terrestre laisse monter du

magma des profondeurs. Les risques d’éruptions volcaniques sont donc

peu importants.

Kimberley(photoF.G.Waters)


C Les volcans rouges : le volcanisme effusif

Les volcans les plus féeriques, les volcans effusifs ou volcans rouges,émettentdeslavesfluidesrelativementpauvresensilicequiformentdesfontaines.Ilsprojettentdeslambeauxdelavetrèsdéchiquetésetdescouléesdelaveplusoumoinsliquidess’écoulentsurdegrandesdistancesàdesvitessespouvantatteindreplusde60km/heure.Lesvolcansrougesnesontpasconsidéréscommedangereux.

Alasortieduvolcan,latempératured’unelavebasaltiqueestdel’ordrede1100°C.

Ceslavespeuvents’écoulerdansdeschenaux,lesquelspeuventévoluerentunnels de lave.

Danslecontextedescoulées«pahoehoe»,lanatureserévèleuneartistesans limites et crée des formes très diverses et spectaculaires, tellesles laves cordées, les draperies, les boyaux, les doigts de Pelé (déessehawaiiennedesvolcans),lescascades,etc.Le phénomène s’explique par la différence entre la viscosité du cœurchaudetliquidedelacouléeetcelledelasurfacerefroidie,quitelleunepeauvadoncseplisseràl’infini,entraînéeparsoncœur.

Lesvolcanologuesprofitentde ces conditionsmoinsdangereusespourfaire des échantillonnages de lave et des mesures de températures.Cependant,lacombinaisonthermiqueestlabienvenuepourserappro-cherd’unelaveàplusde1100°C!

Levolcanismehawaïenestdetypeeffusif:seslavessontfluidesetelless’épan-chenttypiquementencouléesappelées«pahoehoe».(photosJ.Metzger)

Un tunnel de lave (aussi appelé tube de lave) se construit exclusivement

sur des volcans à laves fluides qui s’écoulent au début de l’éruption

dans des chenaux parfois de taille importante.

Un tunnel se forme de deux façons :

par refroidissement et solidification de la surface de la coulée,

ou

par débordements successifs et agglomération des laves sur les

bords du chenal créant une voûte au-dessus de la coulée.

LE PETIT TRUC--------------------------

Pour les enfants, on peut comparer le magma fluide à du lait que l’on chauffe et qui va déborder, et le magma visqueux à de la purée de pommes de terre, avec des éléments qui vont gicler hors de la casserole.


Lorsdel’importanteéruptiondel’Etnadurantlesannées1982-1983,lacouléedelaveprincipaleadétruitlaroutereliantlebourgdeNicolosiàSapienza(sitetouristiqued’accèsauvolcan).

Explosionstromboliennetypique.Ils’agitdeprojectionsbasaltiquesintermittentesdescoriesdelavefraîcheetincandescenteàdeshauteursvariantdedizainesàcentainesdemètres.

Couléedelave,Etna

LE SAVIEZ-VOUS ?

Un volcan est considéré comme actif s’il est entré au moins une fois en éruption au cours des dix derniers

millénaires. Environ 1500 volcans répondent à ce critère.

(photosJ.Metzger)


D Les volcans gris : le volcanisme explosif

Levolcanismeexplosifestassociéauxlavesévoluéesetseproduitaveclescinqtypesdevolcanisme.Toutefois, ilestplutôtcaractéristiqueduvolcanismed’arc.

L’explosivitédépenddelateneurenvolatiles(gazdissousdanslemagma)etde la viscositédesmagmas.Plus ils sont visqueuxet riches engaz,pluslesexplosionssontpuissantes.Celles-cipeuventêtregénéréesparl’effondrement d’un flanc du volcan qui libère brutalement les pres-sions internes dumagma. Lemélange des cendres volcaniques et desgazchaudss’élevantau-dessusd’unvolcanformelacolonneéruptiveoupanachevolcanique.Lesvolcanssontactuellementclassésparleurindexd’explosivité(VEIenanglais,cf.tableau)quivade1à8.Pourgénérerdeséruptionscolossales,degrandeschambresmagmatiquesetdegrandesquantitésdemagmasontnécessaires.Avec lacolonneéruptive, lescouléespyroclastiquesounuéesardentessont l’expression caractéristique du volcanisme explosif. Les grandspanachesdecendrespeuventatteindre lastratosphèreet influencer leclimat.

Lesvolcansgris,explosifs,sontparticulièrementdangereux,etleseffetsd’uneéruptiondecetypedevolcansontparticulièrementdévastateurs.

LeSantiaguito(Guatemala)présenteuneactivitéexplosivededômedelave.Lesdômesseformentlorsqueleslavessontvisqueusesetretiennentlesgaz;lorsquelaquantitéetlapressiondeceux-cisonttropgrandes,l’explosionseproduitavecviolence.(photosC.Charvet)

Les magmas très visqueux donnent naissance à des extrusions en

forme de dômes, des aiguilles massives ou des lames.

0

1

2

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VEI

non-explosif

explosif

modéré

cataclysmique

paroxysmal

colossal

super-colossal

mega-colossal

Description

sévère

<100 m

100-1000 m

1-5 km

3-15 km

10-25 km

>25 km

>25 km

>25 km

>25 km

Haut. panache

1000 m3

10'000 m3

1'000'000 m3

10'000'000 m3

100'000'000 m3

1 km3

10 km3

100 km3

1'000 km3

Volume émis Classification

Hawaiien

Haw/Strombolien

Vulcanien

Stromb/Vulcanien

Vulc/Plinien

Plinien

Ultra-plinien

Plin/Ultra-plinien

Ultra-plinien

Fréquence

journalière

journalière

hebdomadaire

annuelle

10 ans

10'000 ans

1'000 ans

100 ans

100 ans

Mauna Loa

Stromboli

Galeras (1993)

...............

Soufrière Hills (1995)

St. Helens (1980)

Mount Pinatubo (1991)

Tambora (1815)

Toba (73'000 BP)

Exemples


1. Volcans et catastrophes

Parcomparaisonaveclesautrestypesdecatastrophes(sécheresses,inon-dations,cyclonestropicauxetséismes),celles liéesauvolcanismesontpeufréquentesetsouventmoinsgraves.DurantleXXesiècle, ilyaeuprèsde80’000victimesduesàdel’activitévolcanique(unseulséismeàShaanxienChine,en1556,afait830’000victimes).Alors que les retombées de cendres, les coulées de laves et les nuéesardentessontassociéesaustadeactifd’unvolcan,leslahars,leséruptionsdegazetlesécroulementsdeflancssontplutôtpostérieursàl’activité.

Dessin schématique de la structure interne d’un volcan et de ses diverses manifesta-tions externes responsables de risques plus ou moins importants pour la population.(d’après un dessin de l’USGS)


Coulées pyroclastiques (nuées ardentes)

Les nuées ardentes résultent souvent de l’effondrement de colonneséruptivesoudel’écroulementdesflancsdedômesdelaves.Lescouléesainsigénéréespeuventatteindredestempératuresdeplusde500°C.Ellessontcomposéesdegazetdeparticulesdetaillesvariables.Comparablesàdesavalanchesdeneigepoudreuse,maisbeaucoupplusdenses,ellesdéferlentàdesvitessesatteignant300kmparheure.Cerisqueestconsi-dérécommemajeurcarcescouléesfranchissentfacilementlesobstaclestopographiques.

Retombées de cendres

Lesgrandesexplosionsvolcaniqueséjectentunequantitéimportantedelavespulvérisées.Lescendres(particulesdemoinsde2mm)enconsti-tuentunelargeproportion.Plusdensesquelaneige,ellescréentundan-gerd’effondrementdesbâtimentset leurremobilisationpar lespluiesgénèredescouléesdeboue,trèsdestructrices.

Coulées de lave

Descouléesdelavesontgénéréesparl’éruptiondevolcansdetypeplusoumoinseffusif.Leurprogression,souventrelativementlente,limitelesrisquespour lespopulations,maispaspour lesconstructionsfixes.Laconstructiondediguesetlerefroidissementavecdel’eauontpermisdedévieroud’arrêterdescouléesavecsuccès.

Lahars

Letermelahardésignedescouléesboueusescomposéesdecendres,deblocsetdedébrisderochesvolcaniquesdetoutestailles.L’eauprovientdeprécipitationsimportantes,delavidanged’unlacdecratèreoudelafonted’unglacierencontactdirectaveclalave.Ceslaharspeuventavoirunetempératuredeplusde50°C.

Activitéphréato-magmatiqueimpression-nantesurleflancsuddel’Etnaen2001.(photoM.Caillet)

L’îledeMontserrataunorddesAntillessubitdepuis1995,danssamoitiéméri-dionale,leséruptionssuccessivesdesonvolcan(SoufriereHills).Lescouléespyro-clastiquesquidévalentsesflancsontunpouvoirparticulièrementdestructif;ellessontcomposéesd’unmélangedeblocs,decendresetdegazàhautetempérature.(photoC.Frischknecht)


Ecroulements des flancs des volcans

Lesédificesvolcaniquessontformésparl’empilementsuccessifdecou-lées,scoriesetcendres;ilssontdoncinstablesetunpanducratèrepeutsedétachersousl’effetdelagravitéoudeséismes.Surlesîles,cesglis-sementsengendrentparfoisdesraz-de-marée(tsunamis)géantsparticu-lièrement destructeurs. Il y a environ 8000 ans, le flanc est de l’Etnas’esteffondréetaprovoquéunraz-de-maréetitanesqueenMéditerranéeorientale.

Emissions de gaz

Siunechambremagmatiquesetrouvesousunlacdecratère,dudioxydedecarbone(CO2)s’échappedumagmaetsedissoutdansl’eauenformantdel’acidecarbonique.LasolubilitéesttellementefficacequelevolumedeCO2dissoutpeutatteindreplusieursfois levolumedel’eau!Lemélangeeau-CO2,plusdensequel’eau,s’accumuleaufonddulac.Quandl’équi-libre est déstabilisé, par un glissement de terrain par exemple, le gazinodorefaitéruption,commeceluiduchampagnequandondébouchelabouteille,ettueparasphyxie.Siduméthaneestprésent,ilcauseunecombustion.

2. Volcans et climat

Lors d’éruptions volcaniques violentes, de grandesquantitésdesoufre(SO2,H2S)etd’acidechlorhydriquesont projetées dans la stratosphère. Par exemple, levolcan Soufriere Hills (île de Montserrat, PetitesAntilles) a émis entre novembre 1999 et novembre2000 plus de 400 tonnes d’acide chlorhydrique parjour! Par combinaison avec l’eau, l’acide sulfuriqueet l’acide chlorhydrique sont convertis en aérosols(minusculesgouttesde~0,5microns).Ilscontribuentnonseulementàdétruire l’ozone,mais jouentaussiunrôled’écranpourlefluxsolaire,refroidissantainsilasurfacede laTerre (voirschémaci-contre).A l’in-verse, d’importantes émissions de CO2 causent unréchauffement.

CO2CO2

CO2

Plus lourd que l'air le CO2dévale les pentes Le gaz s'échappe

du lac

Un séisme glissement de

terrain qui déséquilibre les pressions

provoqueun

Le CO est maintenuen solution par le poidsde l'eau

2

Le CO s'infiltre dans lesfractures des rochesà la base du volcan

2


Degrandeséruptionshistoriquesontinfluencéleclimat:

• Le Laki (1783)L’éruptionduLakidanslesuddel’Islande,dejuin1783àfévrier1784,estassociéeàdesannéesdeclimatdésastreuxetseraitenpartierespon-sabledesfaminesquiontprécédélaRévolutionfrançaise.

• Le Tambora (1815)Le10avril,leparoxysmedel’éruptionduTamboraenIndonésien’aduréquetroismois,acausétoutd’aborddesnuéesardentes,puisdestsuna-mis,etenfindelafamineetdesépidémies,faisant92’000victimes.Lesparticules de lave pulvérisées dans la stratosphère ont occasionné descouchersdesoleilflamboyantsjusqu’àLondres,unphénomèneimmor-talisésurlesaquarellesdupeintreanglaisWilliamTurner(1775-1851).DanslesAlpessuisses,enété1816,ilneigeapresquetouteslessemainesetàGenève,commedanstout lerestede l’Europe,ce fut l’été leplusfroidetlepluspluvieuxdetoutesonhistoire.

• Le Pinatubo (1991)En1991,l’éruptionduvolcanPinatubo,auxPhilippines,estconsidéréecommelaplus importanteduXXesiècle.Leréveilbrutaldecevolcan,aprèsplusde650ansdesommeil,atouchéautotalprèsde2,5millionsdepersonnes.L’activité éruptive a débuté en avril 1991 et a augmenté progressive-mentjusqu’aumoisdejuin.Levolcanaéjectéentre5et7km3dematé-riauxpyroclastiques,détruisantdenombreuxvillagesetenrecouvrantd’autresd’unecouchedecendresde50cm.Lepanache,transportéparlesventsd’altitude,aencerclélaTerreenunmois.Toutd’abordrestreintàlazonetropicale,ils’estétendusixmoisaprèsl’éruption,auxplushauteslatitudesetaprovoquéunabaissementdelatempératuremoyennemondialed’unquartdedegré.

LE SAVIEZ-VOUS ?

À ce jour, 420 éruptions ayant occasionné des pertes humaines ont été

répertoriées. Depuis le début du XVIIe siècle, 30 d’entre elles ont été res-

ponsables de la mort d’environ 350’000 personnes. Les plus meurtrières

ont été celles des volcans Tambora en 1815 (Indonésie, 92’000 victimes),

du Krakatau en 1883 (Indonésie, 36’500 victimes), de la montagne Pelée

en 1902 (Martinique, 29’000 victimes) et du Nevado del Ruiz en 1985

(Colombie, 25’000 victimes).

Pinatubo,éruptiondu12.6.1991(photoD.Harlow,USGS)


E Les volcans de boue : le volcanisme froid

Dansnotre système solaire, il n’y a pas que des volcans qui émettentdumagma.Certains,lescryovolcans,présentsparexemplesurTritonetTitan,éjectentdel’eau,del’ammoniacouduméthaneàdestempératuresau-dessousdezérodegré.SurTerre,lesvolcansfroidssontlesvolcansdebouequiprojettentunmélangeliquideeau-argilesoueau-gaz-argiles.

Surnotreplanète,lesvolcansdebouesontassociésàdeszonesdecom-pression, souvent des plans de subduction. Si des couches d’argilescontiennent de grandes quantités d’eau et de gaz, elles font éruptionquandlapressionestsuffisanteets’ilexisteunconduitverslasurface.Enfonctiondeleurfluidité,lesvolcansdeboueformentdescouléesoudescônespouvantatteindreplusieurscentainesdemètresdehauteur.Latempératuredelabouevarieentre10et100degrés.

Le saViez-Vous ?

Ce volcanisme se rencontre en Iran et au Pakistan (Makran), en Azerbaïd-

jan et en Indonésie. Le golfe du Mexique est fameux pour ses exemples

sous-marins. La Méditerranée orientale recèle des volcans de boue sous-

marins au sud de la Crète. Ce phénomène s’explique par la formation

d’une ride méditerranéenne qui s’étend de la Sicile à la Turquie. C’est

ainsi une chaîne de montagnes qui est en train de naître, futur Himalaya

remplaçant la Méditerranée dans quelques dizaines de millions d’années

si les mouvements se poursuivent de la même façon.

Bullesdeboue(photoPh.Wagneur)


F Supervolcans

1. Qu’est-ce qu’un supervolcan ?

Un supervolcan est un volcan qui produit une ou plusieurs éruptionsexplosivesd’unegrandeviolence.L’indiced’explosivité(VEI)estde8ouplusetlamasseéjectéepeutêtresupérieureàmillemilliardsdetonnesdemagma,avecunvolumedel’ordrede1000km3dedépôts«fragmen-tés»(ignimbrites).

2. Quelles sont les conditions pour avoir une superéruption ?

Il est nécessaire d’avoir une chambre magmatique très volumineuse(~5000km3)etunmagmadeviscositéélevéeavecuneforteteneurencomposésvolatiles(souventdel’eaudissoute).Pourproduireune superéruption, le tauxde remplissagedu réservoirdoitêtresupérieuràlanormalequiestengénéralde1km3/1000ans.

La caldeira de Yellostone, parc natio-nal aux Etats-Unis, est également connue sous le nom de « supervolcan de Yellowstone ». Cette caldeira mesure 45 kilomètres de largeur sur 85 de longueur.

B his op Tuff

Lg

as

vm

es et re pli sa e postcaldera

Intrusionsde magma frais

Intrusionsde basalte

0 km

5

10

15

20 km100

MammothMountain Glass

Mountain

NESW

Dôme résurgent

CALDERA de LONG VALLEY

Magma potentiellement éruptif(<50 %vol. cristallisé)

Granitoïdes

Magmaen partiecristallisé>50 % vol.

Socle


3. Quels sont les facteurs déclencheurs d’une superéruption ?

Lapressionausommetdelachambremagmatiquedoitêtretrèsélevée.Ellepeutêtreprovoquéeparunesaturationengazmagmatiques,et/ouun apport demagma «frais» dans lemagma partiellement cristallisé,voireunedéstabilisationdelachambremagmatiqueparunséisme.

4. Quelle est la fréquence des superéruptions ?

Enmoyenne, une tous les 100’000 à 200’000 ans.De tels événementsse sont donc produits depuis l’apparition de l’Homme (par exemple,l’éruptionduLacTobailyaenviron74’000ans,etl’éruptionOruanuienNouvelle-Zelande,ilyaenviron26’500ans).Toutefois,ilsn’ontjamaisétédocumentésphotographiquement.LeséruptionsduTambora(Indonésie,1815),duKrakatau(Indonésie,1883),duMontSaintHelens(Etats-Unis,1980)etduPinatubo(Philippines,1991)serventd’exempleshistoriquesd’éruptionscataclysmiques(VEI5à6).

5. Quelles sont les conséquences des superéruptions ?

Lors de ces superéruptions, l’énergie libérée et l’énorme quantité decendresprojetéesàtrèshautealtitudesontsusceptiblesdedétruiretouteformedevieàgrandeéchelle;lescouléespyroclastiquesproduitesparce typed’éruption ravagent tout sur leurpassage et génèrent, si ellesatteignentlamer,desrazdemaréegigantesques(exempledeSantorin,ilya3600ans).L’impact sur le climat est considérable; l’augmentation de la concen-tration des aérosols dans l’atmosphère due notamment aux sous-pro-duitssoufrésengendresurunecourtepériodeunebrusquechutedelatempératuremoyennede l’ordre de 10°C, suivie d’un retour à la nor-male pouvant s’étaler sur de nombreuses d’années. Accompagnées defortesperturbationsdelapluviositéautourduglobe,cessuperéruptionsendommagent de nombreux écosystèmes pour des siècles, et ont desconséquencesdévastatricespourlaviesurterre.Parexemple,lafaiblediversitéactuelledel’espècehumaines’expliqueraitparuneextinctionquasi-totaledel’Homme(«goulotd’étranglementgénétique»),ilya70à80’000ans,unepériodequicoïncideaveccelledelasuperéruptionduTobaenIndonésie,ilya74’000ans.

2 4 6 8 10 12ppbV

La concentration en aérosols augmente

Carte mondiale montrant la concentration résiduelle d'aérosols de dioxyde soufre (SO2) à 26 km d'altitude, 3 mois après l'éruption du Mont Pinatubo. Source NASA.

Phasesdeformationd’unecaldeira

Cartemondialemontrantlaconcentra-tionrésiduelled’aérosolsdedioxydedesouffre(SO2)à26kmd’altitude,3moisaprèsl’éruptionduMontPinabubo(SourceNASA)


6. Quelle est la morphologie des supervolcans ?

Lessuperéruptionsgénèrentdevastesdépressionsappeléescaldeirasquipeuventatteindreplusde100kmdediamètre.Ellessontsouventdiffi-cilesà identifier,carl’érosionnelaissequedesaffleurementsisolésetl’altérationetlavégétationpeuventcacherlesdépôtscaractéristiques.Laprojectiond’énormesquantitésdemagmaprovoquel’effondrementdu toit de la chambremagmatiquedans lequel retombe35 à 50%delamatière éjectée sous formede couléespyroclastiques (ignimbrites=«pluiesdefeu»).Aprèslabrèvephaseéruptivequidurequelquesheuresouquelquesjours,voirequelquesmois,ilnerestequ’unreliefencreux,danslequelsou-ventcroîtparlasuiteundômerésurgent.Celui-ciestentourédedépôtsd’ignimbrites (couléespyroclastiques)pouvantatteindreplusieurscen-tainesdemètresd’épaisseur,lissantlepaysageetrendantainsidifficileladétectiondescaldeirasdesupervolcans.L’identificationdifficiledesdépôtsdecetypedevolcanismeexpliquelefaitquelesétudesdétailléesn’ontdébutéquerécemment.

SteamboatGeyser,YellowstoneNationalPark:éruptiondu2mai2000(photoTomCawley,NPS.)


G Les bienfaits des volcans

Le volcanisme était particulièrement actif à l’origine de la Terre, il ya environ 4,6milliards d’années! Par dégazage (essentiellement de lavapeurd’eau,dudioxydedecarbone,del’azote),lesvolcansontcontri-bué à la formation de l’atmosphère et par condensation à celle desocéans.Ceciapermisensuitel’apparitiondelavieetl’enrichissementdel’atmosphèreenoxygène.Le fait qu’un important pourcentage de la population terrestre viveautourdesvolcansactifsoudormantsdémontrequeleseffetsbienfai-teursdesvolcanssontplusimportantsquelesdangers.

1. Nouveaux territoires

Lesvolcansconstruisentdenouvelles îles (SurtseyenIslande,Antilles,Réunion,Tahiti,etc.).Lesraresfoisoùunvolcanmarinperceleniveaude l’eau, des explosions spectaculaires se produisent. En été 1831, lebrusquesurgissementhorsdel’eaudel’îlevolcaniquedeFerdinandea,situéeaulargedelaSicile,afaillidéclencherunebataillenavale.L’îlenaissantedeplusde700mètresdediamètreaétérevendiquéeparlesAnglais,lesFrançaisetlesNapolitains,quil’ontbaptiséerespectivementGraham,JuliaouFerdinandea.Ladisparitionduvolcanparérosion,le28décembre1831,mituntermeàladispute.

2. Construction

Alors que les coulées basaltiques et les ignimbrites (dépôts de couléespyroclastiques) produites par les coulées pyroclastiques sont utiliséespourlaconstructiondemursetdepavementsderues,lesscoriespeuventêtre exploitées commematériaux isolants. Certains dépôts de cendresvolcaniques,commeenCappadoce(Turquie)parexemple,permettentdeconstruiredestunnelsetdeshabitationstroglodytes.Lescendresvolcaniques(pouzzolane)etlespierresponcesmélangéesàde lachauxsontutiliséesdepuispresque3000anspour la fabricationdesciments.Cemélangealacapacitédedurcirmêmesousl’eau.CettecaractéristiqueapermisauxRomainsdeconstruiredegrandspontsetdesaqueducs.Lapouzzolaneestutiliséepourlesdrainagesetestsouventincorporéedanslesmatériauxservantdebasepourlastructuredesroutes.Elleestégalementemployéepourletraitementdeseauxuséescarellefixelesbactéries.Trèsrésistanteàlachaleur,elleestexcellentepourlafabrica-tiondesconduitsdecheminée.

HabitationstroglodytesenCappadoce(photoA.Favre)


3. Histoire de l’Homme

Pourlesanthropologuesetlesarchéologues,lesosse-mentsettracestrouvésdanslescouchesvolcaniquessont un double cadeau: premièrement, les fossilessontbienpréservéscarilsontétérecouvertsrapide-mentparlesdépôtsvolcaniques.Deuxièmement,lesrochesvolcaniquespermettentunedatationprécise.La plupart des restes proviennent des régions vol-caniques d’Afrique et d’Indonésie. Les décou-

vertes lesplus spectaculaires sont les empreintesd’hominidésde typeAustralopithecus, datées de 3,7 millions d’années, dans une couche decendresdeLaetolienTanzanie.Lesplusanciensoutilsutilisésparleshominidésdatentde2,5millionsd’années, sonten laveetproviennentdu lacTurkanaauKenya.Ainsi,notresavoirsurlesancêtresdel’Hommeestintimementliéauxérup-tionsvolcaniques.La destruction quasi instantanée des deux villes d’Herculanum et dePompéiparl’éruptionduVésuveen79avantJésus-Christapermisd’ob-teniruneimagetrèsdétailléedelaviedesRomains.

4. Minerais

Lesrégionsvolcaniquesréunissentlestroisélémentsimportantsnéces-sairespourlaformationdeminerais:• unesourced’énergie(moteurpourlacirculationdesfluides),• unréseaudefracturesavecunegrandesurfacedecontactpermettant

l’interactionroche-fluide,• desfluidesricheseneaupourletransportdeséléments.L’eaupénétrantdanslesfracturesestchaufféeetacidifiéepardissolutionduSO2etduCO2,deuxparamètresquipermettentdedissoudrelesélé-mentsmétalliquesdesrochesenprofondeur.L’eauchaudeetlesgaz,moinsdenses,montentverslasurface.Soitparneutralisationdufluide, soitparrefroidissementet/oudécompression,différentesréactionsengendrentlaformationdesmineraisdetype«sul-furesmassifs»(petitsgisementsdehautequalitécontenantducuivre,duzincetduplomb),desmineraisdisséminésengrandequantitédetype«porphyrescuprifères»(cuivre,molybdène,zinc),defilonsoudedépôtsd’élémentsnatifsetd’alliages(parexemple,or,or-argent,soufre).

Laetoli,Tanzanie,Pliocènesupérieur,-3,7 millionsd’annéesCestracesdepiedssontleplusancientémoignageactueldelamarchebipèdedenotrehistoire.TroisindividusaumoinsontlaisséleursempreintesdansunsolforméparlescendresduvolcanSadiman.UnmoulageestprésentéauMuséum(PhotosPh.Wagneur)

MinedeRioTinto,Huelva,Espagne.Mineraisdecuivre,plomb-zinc,argent,or(photoL.Fontboté)


5. Fertilité

Comparablesauxlimonsapportésparlesgrandsfleuvesquiinondentlesplaines,lescendresvolcaniquesfertilisentlessols.Fines et souvent poreuses, les cendres s’altèrent vite en formant desminérauxdugroupedeszéolitesetdesargiles.Ceux-cirégulentlesélé-mentsfertilisantsetl’humiditédanslesol.Cette fertilité permet jusqu’à trois récoltes annuelles de riz en Asie,contreuneseuledanslaplupartdesrégionsenInde.Ellefavoriseégale-mentlacultureducafé,ducacao,desbananesdansdespaysvolcaniques,commelaColombie, leCostaRica, leGuatemalaetd’autrespaysdelaCeinturedefeu quiencerclel’océanPacifique.

6. zéolites

Degrands gisements de zéolites se sont formésdans les dépôts volca-niquessuiteàl’altérationdeslavespardeseauxchaudes.Cessilicateshydratés ont des propriétés remarquables. Ils présentent de grandsespacescommuniquantpardes«tunnels»plusoumoins larges,oùselogentdegrandscationscomme lepotassiumou lecésium,desmolé-culesd’eauouencoredesmoléculesorganiques.Leszéolitessontemployéespourdiversusages:micro-tamispourséparerlesdifférentshydrocarbures, semellesdans les chaussurespourabsor-berlesmauvaisesodeurs,absorbantsdel’huileoudel’essenceaprèsunaccidentroutier,adoucissantspourmachineàlaver(éliminelecalciumdissous dans l’eau calcaire). Leursmultiples applications industriellesontconduitàuneproductionartificiellepourcellesquin’existentpasenquantitéssuffisantesdanslanature.Aprèsl’accidentnucléairedeTchernobyl,lesRussesontdéversédesmil-liersdetonnesdezéolitessurlessolslespluscontaminés.L’impactdecettecatastrophefutconsidérablementlimitéparlafixationdel’isotoperadioactif du césium (caesium-137) dont la période radioactive est del’ordrede30ans.

Levolcanismedel’îledelaRéunionesteffusif.Leslavescordéessonttrèsrapide-mentcoloniséesparlesjeunesfougèresdansleclimatdetypetropicalhumide.(photoJ.Metzger)

Il faut parfois attendre 10 à 100 ans pour que la végétation puisse

repousser sur un nouveau sol.

Stilbite(rose)etapophylitte(incolore)surbasalte(photoPh.Wagneur)


7. Gemmes

Certainesgemmescommelediamantoul’améthystesetrouventpresqueuniquement dans les roches volcaniques; c’est également le cas de laplupartdesolivines(péridots)etdeplusde50%dessaphirsetdesrubis(desvariétésdecorindon).Exceptél’améthyste,cesminérauxnesontpasissusd’unecristallisationauseind’unmagma,maissontdesreliquatsrésistantsàl’assimilationparcelui-ci.Alorsquelediamantetl’olivinenaissentdanslemanteau,lescorindonsseformentdansdesargilesfor-tementmétamorphiséesdelacroûteterrestre.Les grandes géodes d’améthyste (variété violette de quartz) se rencon-trentdans lesvacuoles (bullesdegaz)desgrandescouléesbasaltiques,notammentauseindestrapps(plateauxvolcaniques)duBrésil.

8. La géothermie, une énergie renouvelable

Dans les régions volcaniques, le thermalisme est connu depuis l’Anti-quité.EtdepuisleXIXesièclelaproductiond’énergies’estdéveloppée.Lapremièrevéritableexploitationindustrielledatede1827etestentre-priseàLarderello(Toscane,Italie)parleFrançaisFrançoisdeLarderel.Lavapeurpermetd’alimenterdesmachinesdestinéesàévaporerdessau-murespourlaproductiondubore.Alamêmeépoque,l’Islandeextraitduselmaringrâceàlagéothermie.C’est à Larderello que la géothermieproduit pour la première fois aumonde,en1914,del’électricité.EnIslande,unréseaudechauffageestinstallé en 1830. LaNouvelle-Zélande est le second pays en 1853 à sedoterd’uneusineélectriquegéothermique.Lesprincipauxcentresgéothermiquesmondiauxàproductionélectriquesonttoussituésdansdesrégionsvolcaniques.

La chaleur augmente avec la profondeur : en moyenne 3°C par 100 m.

Ce phénomène, appelé gradient géothermique, varie considérablement et

dans les régions volcaniques, il peut atteindre 50°C/100 m (en Islande,

par exemple).

Ce flux de chaleur permanent provient de la désintégration des élé-

ments radioactifs présents dans les roches du manteau et de la croûte

terrestre.

LE SAVIEZ-VOUS ?

On trouve dans les roches

volcaniques beaucoup de

pierres précieuses comme le

diamant.

Vuenocturnedurigdeforaged’exploita-tiongéothermiqueàBâle(photoBaselGeopowerAG)


La géothermie de haute température (150-350°C)

Les régions volcaniques actives permettent d’exploiter des sources devapeur,situéesentre1500et3000mdeprofondeur,pourlaproductiond’électricité. La vapeur naturelle, par l’intermédiaire d’échangeurs dechaleur,produitdelavapeur(déminéralisée)quientraînedesturbinescoupléesàdesalternateurs.

Lesplusgrandesinstallationssesituentdanslarégion«TheGeysers»aunorddeSanFrancisco(Etats-Unis;1000MW),àLarderello(400MW)etMonteAmiataenItalie,àWairakei(150MW)etBroadlandsenNouvelle-Zélande.D’autrescentralesélectriquesimportantesexistentenIslande,auMexiqueetauJapon.

99%delaTerresontau-dessusde1000°C!Maisseulesleszoneschaudesdesrégionsvolcaniquesprochesdelasurfacepermettentuneexploita-tionfacile.

Lachaleuraugmenteavec laprofondeur:enmoyenne3°Cpar100m.Cephénomène,appelégradientgéothermique,varieconsidérablementetdanslesrégionsvolcaniques,ilpeutatteindre40°C/100m(enIslande,parexemple).Cefluxdechaleurpermanentprovientdeladésintégrationdesélémentsradioactifsprésentsdanslesrochesdumanteauetdelacroûteterrestre.

La GéoTHerMie eN suisse

Malgré l’absence d’acti-

vité volcanique, la Suisse a

un potentiel géothermique.

Si l’on compare à l’échelle

mondiale la puissance géo-

thermique par habitant

(uniquement production de

chaleur), la Suisse arrive au

3e rang après l’Islande et la

Nouvelle-Zélande !

C’est en Suisse que l’on

trouve le plus de sondes

géothermiques et de pompes

à chaleur, avec en moyenne

une installation tous les deux

kilomètres carrés !

A consulter :

www.geothermie.ch

très basse température(entre 20 et 30°C)

basse température(entre 50 et 80°C)

moyenne température(entre 90 et 150°C)

haute température(entre 150 et 350°C)

Lesdifférentstypesdegéothermieetleursapplications


H Volcans sous surveillance

Prévoir leséruptionsvolcaniquesestunenjeumajeur,étantdonnélesdommageshumainsetéconomiquescausésparcesdernières.La surveillance est basée sur l’étude de phénomènes physiques etchimiquesperceptiblesensurface.

1. surveillance et analyse des émissions de gaz

L’échantillonnagerégulierdesgazdonneuneinformationutilesurl’évo-lutiond’unvolcan,uneéruptionétantprécédéeparl’émissiondegaz.Lemeilleurannonciateurestlegazcarbonique(CO2)relâchéparlemagmaàuneprofondeurd’environ10km.

2. surveillance au sol

Lesmesuresàl’intérieurducratèresontdangereusesàcausedelatempé-ratureélevée,ainsiquedelatoxicitéetdel’aciditédesgaz.Pourréduirelesdangerslorsdel’échantillonnage,desstationsfixesd’analysesauto-matiquesencontinusontinstallées.Uneautretechniqueconsisteàpré-leverlesgazdirectementdanslecratèreàl’aided’unpetithélicoptèretélécommandé.L’émissiondedioxydedesoufre (SO2)estmesuréeparune installationpermanenteéquipéeavecunspectromètreoptique.Lesinfiltrationsdegaz(dioxydedecarbone,CO2;hydrogènesulfuré,H2S)danslesoldel’édi-ficevolcaniquesontégalementestimées.Lapriserégulièredemesuresetd’échantillons(température,pH,conduc-tivitéetconcentrationengazdissous)dansleseauxdeslacsdecratèreouleseauxsouterraines(phréatiques)permetdedétecterlesmodificationsducomportementd’unsystèmevolcanique.

LE SAVIEZ-VOUS ?

150 des 1500 volcans actifs

dans le monde sont sur-

veillés. Le premier observa-

toire volcanologique a été

installé en 1841 sur le Vésuve

en Italie.

L’intense activité dont ont fait

preuve les volcans d’Hawaii

depuis la fin du XIXe siècle en

ont fait un des sites les plus

étudiés et les plus surveillés

au monde.


3. surveillance aérienne

Unavionéquipéd’unspectromètreoptique (COSPEC)mesurel’absorp-tiondesrayonsultravioletsparledioxydedesoufre(SO2)etpermetdedéterminerlecontenudecegazdanslepanachevolcanique.L’appareilvoleàdifférentesaltitudesperpendiculairementàladirectionduventetprenddesmesuresdebasenhautdanslepanache.Unepompeaspirelesgazdansunappareil(LYCOR)placéàl’intérieurdel’avionquivoleàdifférentesaltitudes.Cetinstrumentanalyselaconcen-trationendioxydedecarbone(CO2)etenhydrogènesulfuré(H2S).

4. surveillance de la déformation du sol

Lapousséedumagmaet l’expansiondesbullesdegazentraînentunedilatationduvolcanetprovoquentdesvariationsdepentesetdesouver-turesdefissures.Uneméthodesimple,maiscependantpeufiable,consisteàmesurerladéformationdespentesavecuninclinomètre.Lesvariationsd’angleetdedistanceentredesrepèrespermanents,placéssur l’édifice, sontmesuréespar triangulationavecun théodolite et/ouavecunsystèmeélectroniquedemesureàdistanceparlaser.Lesrésul-tatspermettentdeconstaterladéformationduvolcan.CesméthodessontdeplusenplussouventremplacéespardesmesuresavecunGPS (GlobalPositionSystem)différentiel (DGPS)quimesurelapositionparrapportàunestationderepèreàl’aided’unsignalémispar3satellites.N’étantpasoptique,cesystèmeal’avantaged’êtreopération-nelpartempsdebrouillard,deneige,depluieouencasdeventviolent.La surveillance satellitairepar radar (SAR=SyntheticApertureRadar)fournituneimage3Ddelatopographied’unvolcan.Deslogicielsper-mettentdecomparerlesimagesetdequantifierladéformationdusolpourchaqueendroitdel’édifice.

Pointstable

Pentedu volcanen sommeil

Pente duvolcan modifiéepar la montéedu magma

Séismes

Déplacement desrepères


5. surveillance par caméra

Lesscientifiquesserendentrégulièrementsurlesvolcansafindefairediverses observations et mesures scientifiques à l’aide d’instrumentssophistiqués.Cependant,lesyeuxrestentsouventunoutiltrèsefficace.Lesvolcano-logues peuvent déceler des indices qui témoignent d’un changementd’état:desmodificationsdelaquantitédevapeursortantdessolfatares,chutes de pierres, variations de la chaleur au sol, développement denouvellesfumerollesetdessourceschaudes.Cesinformationsbienquequalitatives, récoltées de façon régulière, sont importantes et complé-mentairesauxdonnéesquantitatives.Aujourd’hui, des caméras téléguidées permettent une observation endirectetencontinuetdispensentd’uneprésencehumainechaquejoursurunvolcan.Certainesdecescaméras,placéesdansdes lieux isolés,sontalimentéesparl’énergiesolaireetsontmêmecapablesdeprendredesphotoslesnuitsdepleinelune.Des satellites, munis de capteurs qui visualisent les anomalies ther-miquesproduitesparuneéruption,sontutilespourdétecteruneactivitédansdeszonesinhabitées.

6. surveillance sismique

L’étudedelasismicitéd’unvolcanrestelaprincipaleméthodepourpré-voiruneéruption.Lamontée dumagma fracture les roches, active les jeux de failles etgénèredesséismesdeplusenplussuperficiels,caractéristiquesetrela-tivementfaiblesqu’onappelletrémors.Leséruptionsvolcaniquessontannoncéespardesessaimsdeséismesdecetypequiontleursourceàproximitédusitedel’éruption.Enpratique,sixstationssismiquesouplussontdéposéessurlevolcan.Ilestimportantqu’ellesfonctionnentenpermanencepourconnaîtrele«bruitdefond»propreàchaquevolcanetmieuxdétecterunenouvellephased’activité.Leschutesdepierres,lesavalanchesetlestorrentsdeboue,égalementenregistrésparlessismomètres,sontaussidesindicateursd’activité.Quandlevolcanestenéruption,lessismomètrespermettentdecompterlenombred’explosionsetd’analyserleurfréquenceetleurintensité.>Vouspouvezobserverl’Etnasurunewebcamàl’adresse:http//www.ct.ingv.it

Caméradesurveillance,MontSaintHelens(photoS.Schilling,USGS)

Signalsismiqued’untremblementdeterreassociéàl’éruptionduvolcanRuapehu,Nouvelle-Zélande,25.9.2007


I Les roches volcaniques

1. rappel

Unerocheestunassemblagenatureldedifférentsminérauxquiapparais-sentsousformedeverre(obsidienne)oudecristaux.Lorsqu’ellecontientdessubstancesexploitables(desmétaux,parexemple),elleportelenomdeminerai.

Selonlamanièredontellesseforment,ondistingueplusieurstypesderoches:

A. Les roches magmatiques :ellesrésultentdelasolidificationparcris-tallisationd’unmagmaetsontsubdiviséesendeuxgroupes:lesrochesvolcaniquesetlesrochesplutoniques.• Lesroches volcaniques (basaltes,rhyolites)sontissuesdurefroidis-

sementrapidedumagma,lequelnepeutpastoujourssecristallisercomplètement.

• Lesroches plutoniques (gabbros, granites) sont issuesdu refroidis-sementlentdumagmaenprofondeur;decefait,lescristauxontletempsdeseformeretsontvisibles.

B. Les roches sédimentaires,contrairementauxrochesvolcaniques,sesonttoutesforméesàlasurfacedelaTerresurlesolouaufonddel’eau.Ondéterminetroisoriginesquipeuventsecombiner:détritique(résultatdel’érosionderochesexistantes),organogène(dépôtdematièresorga-niques)etchimique(précipitation).

Ondistingueainsi:• Lesrochesdétritiques,commelesconglomérats,grès,marnes.Elles

résultentdel’accumulationdedébrisderochespréexistantes.• Lesrochesorganogènes,commelecalcaireoulecharbon.Ellesrésul-

tentdel’accumulationderestesd’origineanimaleouvégétale.• Les roches évaporitiques, sel et gypse principalement. Elles sont

issues de l’évaporationde l’eaudemer oude l’eaudouce. Les selsminérauxauparavantdissoussedéposentencouchessuccessives.

C. Les roches métamorphiques résultent de la transformation d’unerochepréexistantesousl’effetdelachaleuretdelapression.Exemples:legranitedonneungneiss,lebasalteuneamphibolite,lecal-caireunmarbre.

Le saViez-Vous ?

Les roches volcaniques se

caractérisent par une matrice

vitreuse ou à grain fin résul-

tant d’un refroidissement

rapide.

Les grands cristaux que

comportent certaines roches

volcaniques se sont for-

més dans le magma, avant

l’éruption.

La roche volcanique la plus

abondante sur terre est le

basalte (95 % des laves conti-

nentales et océaniques).


2. Les roches volcaniques

Lemagma, de la roche en fusion, est unmélange de liquide, de cris-tauxetdegazdissout.Selonlateneurengaz,latempérature,lavisco-sitéetlavitessederefroidissement,lemagmadonneranaissanceàdesrochestrèsdifférentes.

Ilyadeuxgrandsgroupesderochesvolcaniques:• lesbasaltes,issusdesvolcanseffusifs• lesrhyolites,issuesdesvolcansexplosifs.

Lebasalteestunerochemagmatiquefoncéeetdense,pauvreensilice.Cetterocheestcomposéeessentiellementdecristauxdepyroxène,d’oli-vine et de feldspaths noyés dans une pâtemicrocristalline (microcris-taux de pyroxène, d’olivine et de feldspaths avec un verre volcaniqueinterstitiel).Cetterochedérivedurefroidissementd’unmagmafluide,peuvisqueux.

Larhyolite estunerochemagmatiquede teinteclaire, richeensilice.Cette roche est composée essentiellement de cristaux de quartz et defeldspathsnoyésdansunverrevolcanique.Cetterochedérivedurefroi-dissementrapided’unmagmatrèsvisqueux.

Entre le basalte et la rhyolite, il existe un cortège de roches intermé-diaires,commeparexemplel’andésite, la trachyte.

AndésiteScorie,Islande

BasaltetholéiitiqueLavecordée,Hawaii

PierreponceRhyolitealcaline,Kenya


3. Les formes des laves (basaltes) des volcans effusifs

Bombes en fuseau et « en bouse de vache » :Cespaquetsdelavesprennentuneformeaérodynamique(fuseau)pen-dantleuréjectionouuneformeaplatiependantl’impactsurlesol(bousedevache).

Fragments de colonnes d’orgues de basalte :Lerefroidissementdelarocheprovoqueunecontractiondelalave,créantdespolygonesquisepropagentàl’intérieurdelalave.Lescolonnesbasal-tiquessedéveloppentperpendiculairementaucontactdelarochefroideoudel’air.

Scories :Unescorie,deformetrèsvariable,correspondàunmorceaudemagmaquiestprojeté lorsd’explosionsvolcaniques.Lescônesdescoriessontessentiellementconstituésdecematériel.

Lavatite, lavamite :Leslavatites(plafond)etleslavamites(sol)sontleséquivalentsdesstalag-titesetstalagmitesdanslesgrottescalcaires.Leslavatitessontforméespardesgouttelettesdelavequisuintentdesparoisencoursderefroidissement.Despetitesgouttelettesde lavequitombentsur lesolcréentdes lava-mitesparaccumulationssuccessives.

« Lava trees » :Quandunecouléedelaves’épanchesuruneforêt,ellerecouvrelabasedestroncsdesarbresetenflammebranchesetfeuillage.Lestroncs,danslacoulée,sedéshydratentetsetransformentencharbondebois.Lalave,aucontactdusoletdestroncshumidesetfroidssesolidifiesurquelquescentimètresd’épaisseuretainsilestroncsd’arbre(ducharbondebois)seretrouvententourésd’unmanchondebasaltesolidifié.Lerestedelacoulée,chaudetfluide,continueàavancer.Ensuite,lacouléefaiblitetdiminued’épaisseur, cequidécouvre les fantômesd’arbreencharbondeboisentourésdeleurmanchonbasaltique.Puislalavesesolidifie,lecharbondeboiscentraldisparaît,etilnesubsisteplusquedescolonnescreuses,les«lavatrees».

Cheveux de Pelé :LescheveuxdePelésontdesfilamentsdelaveétirésetrefroidisdansl’airpendantleuréjection.

Larmes de Pelé :LeslarmesdePeléseformentlorsquedesgouttelettesdelavefluidesontéjectéesducratèreetprennentuneformeaérodynamique.

Bombe«bousedevache»,Islande

Colonned’orgue,fragmentBasalte,Vivarais,France


Lavatite/lavamiteBasalte,18:Hawaii,19:PitondelaFournaise

LavatreeBasalte,Hawaii

CheveuxdePeléBasalte,Hawaii

LarmesdePeléBasalte,PitondelaFournaise


4. Les formes de laves (rhyolites) des volcans explosifs

Bombes en croûte de pain et scories :Lesbombesencroûtedepainsontdesfragmentsdelavequisefractu-rentàleursurfacependantleuréjectionetleurrefroidissement.Lecœurdelabombeesttrèsdenseetrestechaudlongtemps.Lacouleurparfoisrougeprésentedanslesscoriesestdueàl’oxydationdufercontenudanslalave.

Obsidienne et pierre ponce (taux de gaz libéré ou non).Dupointdevuechimique,l’obsidienneetlapierreponceseformentàpartirdumêmemagmarhyolitique,trèsricheensilice.L’obsidienneestunverrerhylolitique,souventdecouleurnoirbrillant,aux bords tranchants. Elle dérive du refroidissement très rapide d’unmagmaparticulièrementvisqueux,richeenélémentsvolatiles.Lalavearefroiditroprapidementpourquelesminérauxaientpucristalliseretlesgazrestentdissousdansleverre.Lapierreponceestunemoussedelave(«écumedelave»)quiseformedans le conduit magmatique lorsque la proportion de gaz forme desbulles(ouvésicules)danslemagma,donnantainsiunaspectporeux.Uneobsidiennecomporteenviron5%devésicules(bullesdegaz)contrai-rementàunepierreponcequipeutencomporterde70à85%,ayantunedensitéinférieureàladensitédel’eau.Certainespierresponcepeuventainsiflottersurl’eau.

Dépôts pyroclastiques d’ignimbrites :Les ignimbrites (littéralement «pluiede feu»), sontdes roches compo-séesdepierresponcesoudescoriesdansunematricedecendres.Ellessontémisesbrutalementpardescouléespyroclastiques,provoquéesparl’effondrementdedômesoudecolonneséruptives,etparlaformationdecaldeiras.Lorsquelatempératuredecesdépôtsatteint500-650°C,ilspeuventsesouderàchaud,lesfragmentsdelavevitrifiésétantétirésetmontrantunaspectdeflammèches(«fiamme»).

Soufre :Ceminéral sedépose autourdes fumerollespar condensationdes gazvolcaniqueschargésensoufre.Desdépôtsdesoufre(solfatares)seformentfréquemmentpendantunephased’activitéréduited’unvolcanexplosif.

Le saViez-Vous ?

Le soufre n’est pas une roche,

mais un minéral. Les cristaux

de soufre se développent

souvent près des volcans en

repos. Celui-ci s’échappe des

cheminées volcaniques sous

forme de gaz brûlant. Une

fois remonté à la surface, le

gaz se refroidit et se solidifie

en de magnifiques cristaux.

Le soufre est généralement

de couleur jaune ; il devient

cependant rouge lorsque la

température dépasse 120°.


Dépôtspyroclastiquesd’ignimbrites24,25:Trachyte,Naples,Italie26:Andésite,Montserrat

BombeencroûtedepainTrachyte,Italie

Soufre,Indonésie

14:Obsidienne,Rhyolite,Islande15:Pierreponce,Rhyolite,Lipuri,Italie

(photosPh.Wagneur)


Outils pour l’enseignant

Livres

Adams,Simon,Les volcans,EditionsNathan2008(coll.Monpetitmonde6/9ans).

Bardintzeff, Jacques-Marie, L’ABCdaire des volcans, Editions Flammarion2001.

Bourseiller, Philippe, Les volcans racontés aux enfants, Editions de laMartinièrejeunesse2002.

Collectif,Volcans,Géohorssérie,octobre2000,Collectif,Volcans. Le mystère est au centre de la terre,Sciencerevue,hors-série

N°7,juin2002.Collectif(sousladirectiondeJeanHébrard),Les savoirs de l’écoleCE2/CM1/

CM2, cycle 3, Sciences et technologies,EditionsNathanéducation2002,pp.114-119etpp.153-158.

Collectif,Quand la Terre se fâche : volcans, séismes, tsunamis, Science&VieJunior,Hors-série,N°74,octobre2008.

Collectif,La Terre à cœur ouvert,DossierpourlaScience,N°67,avril-juin2010.

Collectif(Gnoss,Edwin;Malant,Séverine;Metzger,Jacques;Pellegrini,Béatrice),Supervolcan,Genève2010.

Fauchet,Françoise,Volcans et tremblements de terre,EditionsNathan1998.Krafft,MauriceetKatia, Guide des volcans d’Europe et des Canaries,Editions

DelachauxetNiestlé1999.Nehlig,Pierre,Qu’y a-t-il sous les volcans ?,EditionsLePommier2006.Pelloté,Marc,A la découverte des volcans,EditionsFlammarionPèreCastor

2003.Tanguy,Jean-Claude,Les Volcans,EditionsJ.-P.Gisserot2008.

sites internet

h t t p : / /www. c r dp . a c - g r enob l e . f r / d e f i _ php / d o s s i e r _ p ed a .php?defi=2001_2002_3

Pistesdetravailàproposdesvolcans:http://www.kasciope.org/Des-VOLCANS-et-des-PLAQUES Dossierpédagogiqueàtélécharger:Des volcans et des plaques2008http://earth-of-fire.over-blog.com Unpeud’actualitéhttp://www.dijon.iufm.fr/spip.php?article435 Séismes, éruptions volcaniques, intérieur de la Terre : conceptions d’élèves de 8 à

10 ans,Jean-CharlesAllain,IUFMdeBourgogne1995.

DOSSIER

PEDAGOGIQUE

Des VOLCANSet

des PLAQUES

Volcans, tectonique des plaques,tremblements de terre, prévention . . .


http://www3.ac-clermont.fr/pedago/svt/vulcania/f3lavesroches.pdf Deslavesauxrochesvolcaniques.Fichedel’enseignant.http://www.les-coccinelles.fr/lecieletlaterre.html Levolcanisme,fichespourlesélèves.http://www.volcan.chhttp://www.vulcania.com/http://www.curiosphere.tv/ressource/1710-les-volcans(quiz)http://dominique.decobecq.perso.neuf.fr/http://volcanisme.explosif.free.fr/generalites.htmhttp://klouky.free.fr/Histoire/les_volcans/volcans.htm

Filmographie

1995:Géo,Volcans !MauriceetKatiaKrafft,Artevideo1995(91’).2001:C’estpassorcier,Les phénomènes géologiques (Les volcans, l’Etna),Fred,

JamyetSabine;productionFR3,2001(2X26’).2006:Superscience:Les éruptions volcaniques,SimonLudgate;production

France5,2006 (50’)2007: C’est pas sorcier,Volcans, séismes et tout le tremblement (L’Auvergne,

les séismes, l’Islande, la Réunion),Fred,JamyetSabine;productionFR3,2007(105’pourles4films;26’parfilm).

2007:Terrevivante,La lave et le feu,EleanorGrant;productionFR3,2007(50’)

2009:Çam’intéresse,vol.4,Les volcans. L’anneau de feu du Pacifique : les vol-cans de l’enfer,OnePlusOne2009(42’).

2010:LesgrandeséruptionsdupitondelaFournaise,vol.VIII:Au cœur de la Fournaise,AlainGerente(68’).

(photoPh.Wagneur)


Annexe 1 : L’Eyjafjöll, chronique d’une éruption

Malgré de nombreuses éruptions volcaniques chaque année partoutautourduglobe,celleduvolcanEyjafjöll(connuaussisouslenomtoutaussiimprononçable d’Eyjafjalla)neserapasrestéeanonymeetaurafaitparléd’elleàl’échelleplanétaire!Chacundenousaétéconcernédeprèsoudeloinparlesconséquencesdunuagedecendresengendréparcetteéruption,quiaparailleursparalysélecielinternationalenavril2010:passagers bloqués dans les aéroports dumonde entier, acheminementdifférédedenréesvers l’Europe.De lourdesperteséconomiquesdonc,maissil’onacceptederegarderleschosesd’unœilplusromantique,noscielssesontaussiornésdecouchersdesoleilauxcouleursflamboyantes.

Pourtant, cet événement aux répercussions retentissantes ne marquepasledébutdel’activitéduvolcanislandais.LevolcanEyjafjöll,avantde devenir une «star» médiatique, s’était déjà manifesté à plusieursreprises.Notammenten920,1612etde1821à1823,sonéruptionavaitété suivie du réveil du Katla, un volcan voisin nettement plus dange-reux,dontlapuissanceetlesrisquesredoutéssontindéniablementplusgrandsqueceuxdel’Eyjafjöll.

Cette constatation historique fait craindre à certains volcanologuesqu’une connexion souterraine entre les deux volcans existe, bien queleKatlasoitentréplusieursfoisenéruptionaufildessiècles,sansliendirectavec l’Eyjafjöll.Celareste toutefoisunesupposition,carmalgrélesénormesprogrèsscientifiquesettechnologiques,lastructureinternedes volcansn’est pas connue avec précision.Comme il est difficile devraimentprévoirunéventuelréveilduKatlaenlienavecl’éruptiondel’Eyjafjöll,lesvolcanologueslesurveillentavecencoreplusd’attentionqu’entempsnormaletréfléchissentàlameilleuremanièrederéagirencasd’éruptiondece«géant».

Signes avant-coureurs

Avant de créer le chaos enEurope, le volcanEyjafjöll avait déjà com-mencéàsemanifesterdepuisdenombreusesannées.En1992,desvolca-nologuesconstatentquelevolcans’estréveillé.L’activitédel’Eyjafjöllnefaitquecroîtrejusqu’en2009,momentoùunedenseactivitésismique,signeque lemagmas’approchede la surfacede la terre, commenceàêtreenregistrée.Alafindecettemêmeannée,lesspécialistesmesurentégalementdesgonflementsduvolcan.Touslessymptômesd’unecolèreimminentedel’Eyjafjöllsontprésents!Le20mars2010à23h50,ilentrefinalementenéruption,etdeuxphasesbiendistinctesvontsesuccéder.


Première phase de l’éruption (effusive)

Lorsquel’Eyjafjöllentreenéruptionle20mars,lalavesefrayeunpre-mierchemindesortieàl’estdel’axeduvolcan.Lespersonneshabitantaupiedduvolcansontalorsévacuéesdemanièrepréventive,etlescou-léesdelavenefontaucunevictime.

EruptionduEyjafjallajökull(d’aprèsPálEinarsson)

Unesemaineplustard,unesecondefissurecrachantaussidesfontainesdelaveestconstatéequelquescentainesdemètresplusloinetlesvolca-nologues,enpremierlieusoulagésdeconstaterquecespointsdesortieontdesconséquencesmoindres,craignentdéjàquelalaveneperceunautrepointdesortiesousleglacierEyjafjölljökull,aveclesconséquencesquel’onconnaîtaujourd’hui.Apartirdu12avril,l’Eyjafjölltraverseunepérioded’accalmierelative,quiprécèdeunephasetoutàfaitdifférentequiconfirmeralescraintesdesspécialistes.Lesautoritésislandaises,aucourantdesrisquesencourusquandunvolcanseréveilleetladifficultédeprévoirsonévolution,ontdûfaireface,dèslespremierssignesd’érup-tion,auflotdetouristesvenusobserverl’activitédel’Eyjafjöll.Desspec-tateurs inconscients, sans équipement ni connaissance préalable, ontcontournélesdispositifsdebarragesmisenplacepourserendreauplusprèsdel’activitévolcanique.


Deuxième phase de l’éruption (explosive)

Aprèscettebrèvephasederepos,l’activitéduvolcansedéplacealorssousleglacierEyjafjölljökulletdèsle14avril,lalavecommenceàpercersousunecouchedeglacedeplusde200md’épaisseur.Cetterencontreentrela laveplus visqueuse et la glace, avecunedifférencede températuredeplusde1000°C,provoqueuneréactiontrèsexplosive,uneéruption«phréato-magmatique».Lalavesefragmentefinementdansl’explosionetunpanachedecendress’élèveà10kmd’altitude.Desphénomènesspectaculairesontaussiétéobservésaumilieudutourbillondecendres.Ils’agitd’éclairsvolcaniquesimpressionnantsquiseformentparcequelesparticulesémisesparlevolcansontélectriquementchargées.Al’in-térieurdunuageforméparlescendres,ellessedéchargent,entraînantainsilaformationd’éclairssemblablesàceuxquel’onpeutobserverlorsd’unorage.

L’éruptiondel’Eyjafjöllàcetendroit,souslaglace,hormislefaitdecréerunnuagedecendreslorsducontactentrelalaveetlaglace,aeud’autresrépercussionsmoinsconnueshorsdel’Islande.Lafontedesglacesengen-drée par la chaleur de la lave a provoqué des «lahars», des quantitésd’eauetdecendresjaillissantàgrandevitessedelacalotteglaciaireduvolcansituéeà1666md’altitudeetcesflotsdeboueont,entreautres,déclenchélacruedelarivièreMarkarfljot,risquantd’emporterroutesetmaisonssurleurpassage.DenombreuxIslandaisontalorsétéévacuéspouréchapperauxinondations.

Conséquences du nuage de cendres

Enplusdesconséquencespourlebétail,lesterresetleshabitantsdusolislandais,lescendresdel’Eyjafjöll,transportéesparlescourantsaériens,ontseméunventdepaniquedanslemondedel’aviation.Lesautoritéscompétentesetlescompagniesaériennesontpréféréfairestoppertouttraficaérienpendantplusieursjours,carlenuagedecendresvolcaniquesplanantau-dessusdel’Europelesinquiétaitàjustetitre.Deparlepassé,plusieursexemplesontprouvéquelesavionsetlescendresnefaisaientpasbonménage,mêmesionneconnaîtpasencoreà l’heureactuellelataille,lacompositionouladensitédescendresquipourraients’avé-rer réellementdangereuses lorsd’un trajetaérien.Ledangervientdufaitquelescendrescontenuesdanslenuageabîmentl’avionàplusieursendroits.Ellesprovoquentuneérosiondupare-briseetdesailes,maissurtout elles peuvent entraîner un endommagement desmoteurs: lesparticuless’engouffrententreautredansleréacteuretpeuventfondreetformerunepelliculedeverre,provoquantl’arrêtpartieloucompletd’unouplusieursmoteursdel’avion.(photoM.Fulle)


Le24mai2010,deuxmoisaprèslapremièreéruptiondel’Eyjafjöll,lesvolcanologuesislandaisontannoncélafindeladeuxièmephaseéruptiveduvolcan,lemagmaneremontantplusjusqu’àlasurfacedelaTerreetlescartesducielétantrevenuesàlanormale.Ilsmodèrentcependantleurspropos,carqui saitquelles surprisesnousréserventencore l’Ey-jafjölletsonimposantvoisinleKatla!

(photoM.Fulle)


Annexe 2 : Pour réaliser un volcan

Pour réaliser une maquette de volcan, il faut :• unebouteilleenplastique• un bout de tuyau d’arrosage d’environ 50 cm pour la cheminée

principale• un socle en bois qui sera placé horizontalement et représentera la

baseduvolcan• unpetitboutdetuyaurigideenPVCpourfixerlabouteilleetletuyau

d’arrosageausocleenbois• desplanchesenboispourlecôneduvolcan.

Marcheàsuivre:• couperlabouteilleendeux• surleculotdelabouteille,collerletuyaud’arrosage• faireuntrousurletuyauenPVCetyintroduireletuyaud’arrosage• collerletuyaurigidesurlabouteilleenfixantletoutsurlesocleen

bois• disposerlesplanchesdefaçonàformerlecônevolcanique.Levolcanestpresqueprêt.Ilfautencorelepeindreenvertetcollerdesarbresminiatures.Pourmodéliseruneanciennecouléedelave,fairecou-lerdelacollesurlesparois,lalaissersécheretlapeindreennoir.

Poursimulerl’éruptionvolcanique:• mettredel’eauetduketchupdanslabouteilleenplastique• ajouterunpeudevinaigreetdubicarbonate:uneréactionchimique

seproduit,provoquantuneffetbouillonnant• pourdémarrerl’éruption,placerdespastilleseffervescentesdansle

tuyaud’arrosage,etbienlefermer:unedeuxièmeréactionseproduitetprovoquelamontéedumagma.

Autrepropositionsur:http://www.cscapitale.qc.ca/val-joli/2003-2004/anne/iles/volcans.htm


Fabriquer un volcan avec de la pâte à modeler, du bicarbonate de soude, du savon à vaisselle et du vinaigre :• 500gdefarineblanche• 250gdesel• 50gdebicarbonatedesoude• 200mld’eau• 100mldevinaigre• 30mld’huilevégétale• 30mldesavonàbulles(oudedétergentàvaisselletransparent)• colorantsalimentairesrougeetvert• 1grandbol• 1tasseàmesurer• 1cuilleràsoupe• 1verretransparent• 1grandplat(ouplateau)• 1bouteille(plastiqueouverre)videde250à330ml• 1entonnoir

1. Verser500gdefarine,250gdeselet2cuilleréesàsouped’huilevégé-taledanslebol.Mélangerletoutaveclacuiller.

2. Verser150mld’eaudansleverre.Ajouter5gouttesdecolorantrougeet5gouttesdecolorantvert.Verserletoutdanslebol.

3. Avec les mains, mélanger les ingrédients jusqu’à ce que la pâte àmodelernesoitpluscollante(environ2minutes).Silapâtedemeuretrèscollante,ajouterunpeudefarine.

4. Poserlabouteillesurleplateau.Al’aidedelapâteàmodeler,fabri-querunvolcantoutautour.

Seullegoulotdoitdépasser.Peindreéventuellementlevolcanavecdelagouache.Auparavant,laissersécherlapâtependantunenuit.

Provoquer une éruption volcanique !Dansun verre,mélanger 50ml d’eau tiède et 50 g de bicarbonate desoude.Ajouter trois gouttes de colorant rouge, puis 30mlde savon àbulles.Al’aidedel’entonnoir,verserlemélangedanslevolcan.

Rincer l’entonnoirpuisajouterdoucement100mldevinaigredans lecratère.Refairel’expérienceenremplaçantleliquideàbullespar30mldegrenadine.Onjureraitdelalave!Levinaigreréagitaveclebicarbonatedesoudepourformerdugazcarbo-nique.Lorsquelegazoccupetoutl’espacedisponibledanslabouteille,lapressionaugmenteetlegazentraîneleliquidecoloréhorsdelabouteille.


Annexe 3 : Questionnaire

Comments’appellelespécialistedesvolcans?(le volcanologue)

Quelestlenomdelacouchedécoupéeenplaquesmobilescomprenantlacroûteetunepartiedumanteausupérieur?(la lithosphère)

Comment s’appelle le réservoir souterrain dans lequel séjourne lemagma?(la chambre magmatique)

Comments’appelleleconduitqu’empruntelalavepoursortirduvolcan?(la cheminée)

Récapitulation:quellessontlestroispartiesconstitutivesd’unvolcan?(la chambre magmatique, la cheminée et le cratère)

Quelledifférenceya-t-ilentremagmaetlave?(le magma est une roche fondue à l’intérieur de la Terre ; la lave est un magma qui a atteint la surface).

Quellessontlesdeuxsortesprincipalesdelaves?(les fluides et les visqueuses)

L’éruptionvolcaniqueest…(une montée de roches fondues en surface)

Comme s’appelle la grande dépression circulaire créée par l’effondre-mentdusommetduvolcan?(la caldeira)

Qu’est-cequ’unefumerolle?(une sortie de gaz d’un volcan)

Untsunamiestunecouléedeboue:vraioufaux?(faux : c’est un raz-de-marée ; une coulée de boue est un lahar)

Qu’est-cequ’unecouléepyroclastique ounuéeardente?(une avalanche dense de gaz brûlants, de cendres chaudes et de blocs qui roulent le long des pentes d’un volcan en éruption).

Etna(photoC.Schnyder)


Unvolcanquin’aplusd’éruptionestunvolcanéteint:vraioufaux?(faux : un volcan est toujours actif, même s’il n’a pas d’éruption, à moins que son repos se prolonge au-delà de 10’000 ans).

Combienya-t-ildevolcansactifssurterre?(1500 environ)

Quelssontlesdeuxgrandsgroupesdevolcanssurterre?(les volcans rouges, aux éruptions relativement calmes ; les volcans gris, explosifs).

Les zones de subduction sont les frontières le long desquelles deuxplaquess’écartent(vraioufaux?)(faux : ce sont les zones où deux plaques se rencontrent, l’une plongeant sous l’autre).

Combiendegrandesplaquesl’écorceterrestrecomporte-t-elle?(il y a 8 grandes plaques lithosphériques : l’eurasienne, l’africaine, la nord-améri-caine, la sud-américaine, la nazca, la pacifique, l’australienne et l’antarctique).

Surquelledorsaleocéaniquel’Islandesetrouve-t-elle?(la dorsale médio-Atlantique)

Autourdequelocéansetrouvelaceinturedefeu?(le Pacifique)

Lesvolcanshawaïenssontdesvolcansdepointchaud:vraioufaux?(vrai)

Quelestlevolcand’Europe leplusexplosifpotentiellement?(le Vésuve)

Commentappelle-t-onlasourced’énergiefournieparlesvolcans?(la géothermie)

Aquoisertunsismomètre?(à mesurer les secousses sismiques).

Guatemala(photoC.Charvet)


Auteurs du dossier

Mise en page

Maquette

Illustrations

Conseillers scientifiques

Impression

Edwin Gnos, Daniel Thurre

Corinne Charvet

Florence Marteau

Javier Fortea, Dominique Frascarolo, Florence Marteau, Jacques Metzger,

Danielle Decrouez, Christiane Kurth, Pierre-Alain Proz, Cédric Schnyder

Centrale Municipale d’Achat et d’Impressionde la Ville de Genève (CMAI)

Quelquefoisl’accèsauxzonesactivesd’uncratèredevolcannécessitedestechniquesd’escaladepouratteindrelazoned’échantillonnageauplusprèsd’unlacdelave,parexemple,enEthiopiesurlevolcandel’ErtaAlé.(photoM.Cai)

route de malagnou 1 - 1208 genève tél: +41 (0)22 418 63 00Fax: +41 (0)22 418 63 01www.ville-ge.ch/mhng

du mardi au dimanche de 10h à 17h – accès Facilité pour les personnes handicapéescaFétéria-boutique-bibliothèque

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Les volcans · 2013-03-05 · • la tectonique des plaques • les volcans et tremblements de terre. 6 Muséum de Genève – Dossier ... Un liquide magmatique en quantité suffisante,avec