ÉRUPTIONS VOLCANIQUES
Puy de Sancy, Massif central
R. Razvan/ Shutterstock
Jets de gaz, projections de magma, cendres, lapilli, blocs, ponces et scories, coulées et fontaines de lave, lahars, écoulements pyroclastiques, bombes volcaniques, panaches pliniens, nuées ardentes... les éruptions volcaniques peuvent être définies comme la dispersion à la surface de la Terre de différents matériaux géologiques d'origine magmatique. Comprendre les éruptions volcaniques, c'est étudier les processus qui leur donnent naissance, leurs différentes manifestations et les risques éventuels qu'elles présentent pour l'environnement et pour l'homme.
Les éruptions volcaniques comme phénomène physique
Structure physique de la Terre silicatée (croûte et manteau)
La structure de la planète Terre est au premier ordre concentrique. Sous une croûte de quelques kilomètres d'épaisseur (en moyenne moins de 10 pour la croûte océanique et plus de 30 pour la croûte continentale) se trouve le manteau silicaté, qui s'étend jusqu'à 2 900 kilomètres de profondeur, puis le noyau liquide (fer, nickel et une faible proportion de silicium, d'oxygène et peut-être de soufre) et enfin la graine solide (alliage de fer-nickel, avec une petite quantité de silicium). Cette structure a été déduite des observations faites sur les vitesses de propagation des ondes sismiques engendrées par les séismes : les ondes de compression (P) et les ondes de cisaillement (S). L'étude des ondes S en particulier, lesquelles ne se propagent pas dans les liquides, montre que la seule zone liquide dans la Terre est le noyau externe et que les enveloppes silicatées, la croûte et le manteau sont solides. La production de magma, source du volcanisme de surface, est donc un phénomène très local, qui se manifeste uniquement lorsque des conditions thermodynamiques bien précises sont réunies.
Processus de fusion partielle et contexte géodynamique
On peut définir trois modes principaux de production de magma, associés chacun à différents contextes géodynamiques, et qu'on peut ainsi replacer dans le cadre de la théorie de la tectonique des plaques.
Le processus physique principal est la décompression adiabatique des matériaux mantelliques, laquelle résulte des mouvements ascendants de matière chaude au sein du manteau convectif, sous les dorsales océaniques, ou à l'endroit des points chauds alimentés par des panaches profonds. Au cours de cette remontée, la chute de pression est rapide par rapport à la vitesse des échanges thermiques, et la chute de température du matériau avec la pression est plus faible que la chute concomitante de la température de fusion (le solidus). À une profondeur de l'ordre de la centaine de kilomètres, la température de fusion est franchie, ce qui provoque une fusion partielle car les roches mantelliques n'étant pas des corps purs, les minéraux les moins réfractaires (notamment les aluminosilicates comme le grenat) fondent en premier. On dit que la roche a passé son solidus ; si elle atteignait la température de fusion de l'ensemble des minéraux, la fusion serait totale et la roche franchirait son liquidus. Cela ne se produit pas dans les conditions thermiques du manteau actuel.
Sous les dorsales océaniques, la croûte océanique est par définition très faible et la chute de pression est importante, ce qui produit un fort taux de fusion (supérieur à 15 p. 100). Le magma généré est de type thoéléitique et est décrit par le terme MORB (de l'anglais mid ocean ridges basalt, « basalte de rides océaniques »). Ce sont les MORB et les roches qu'ils produisent en cristallisant, les gabbros, qui forment la croûte océanique avec la couche sédimentaire sus-jacente, laquelle recouvre environ les deux tiers de la surface du globe terrestre. Bien que les éruptions sous-marines qui se déclenchent au niveau des dorsales, à quelques milliers de kilomètres de profondeur, ne soient pas les[...]
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Écrit par
- Édouard KAMINSKI : professeur des Universités, Institut de physique du globe de Paris, volcanologue
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Médias
Puy de Sancy, Massif central
R. Razvan/ Shutterstock
Processus d’une éruption volcanique.
Encyclopædia Universalis France
Lave en fusion
G. Brad Lewis/ Getty Images
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