REUTER Guillaume GO 241

REUTER Guillaume
241
GO
Complément en Géographie Physique
DOSSIER :
VOLCANISME
ET FORMES DE RELIEF VOLCANIQUE
.
2000 / 2001
------------Volcanisme et formes de reliefs volcaniques-----------Le terme de volcan évoque habituellement l’image d’une montagne conique au sommet de
laquelle s’ouvre un entonnoir, le cratère, d’où s’échappe un panache de fumée. Ceci constitue en effet
l’aspect moyen d’un volcan actif en période de rémission.
Les volcans sont des appareils qui mettent en relation la surface du globe avec des zones internes
où les matériaux terrestres sont à une température permettant leur fusion. Ces matériaux en fusion
viennent s’épancher à la surface du sol, en y créant des reliefs surajoutés de strucures variées. Ce
phénomène est intermittent, les phases d’émission alternant avec des phases de repos qui peuvent être très
longues. Le volcan est alors dit éteint. Certains le sont , sans toute, définitivement, mais l’exemple du
Vésuve qui se réveilla brusquement en 79 de notre ère, montre qu’il est pratiquement impossible de
l’affirmer.
Il est des volcans d’aspect différents, et les types d’appareils sont liés à la nature des produits
émis, également à la nature des éruptions qui dépendent elles-même dans une certaine mesure des ces
produits.
*
*
A. RÉPARTITION DU VOLCANISME
fig. a : Répartition mondiale des volcans actifs
*
*
*
La répartition du volcanisme (fig.a) est
très voisine de celle de la séismicité terrestre;
ceci traduit le fait que la plus grande partie de
l'énergie libérée par la Terre est évacuée au
niveau
des
frontières
des
plaques
lithosphériques. Il existe plus de 1 000 volcans
actifs à la surface de la Terre, la très grande
majorité est concentrée :
-soit dans les zones d'extension (ou d'accrétion}
: rifts qui sont le plus souvent immergés et
constituent les dorsales ou rides médioocéaniques;
-soit dans les zones de subduction où s'affrontent
les plaques océaniques ou continentales.
Il existe toutefois un volcanisme, plus restreint,
intraplaques (océaniques ou continentales) lié à
l'existence de « points chauds » .
1. Zones d'accrétion
Le volcanisme de rifts traduit l'expansion des
fonds océaniques. C'est un volcanisme fissural
relativement calme et quasi permanent,
accompagné d'hydrothermalisme. Les laves sont
dominées par les basaltes tholéiitiques et se
consolident généralement en pillow-lavas. Il leur
est souvent associé des roches ultrabasiques
(péridotites) et des roches sédimentaires
siliceuses, les radiolarites, qui se forment à leur
voisinage. Cette trilogie constitue le cortège
ophiolitique qui, incorporé aux chaînes de
montagnes, signe l'existence des « océans
disparus ».
Ce type de volcanisme est généralement sousmarin mais certains édifices peuvent émerger. Il
en a été ainsi pour les volcans qui jalonnent ou
ont jalonné la ride médio-atlantique : Islande,
Açores, Sainte-Hélène, et, parmi les plus
anciens, très éloignés aujourd'hui de la dorsale,
Madère, les îles Canaries et celles du Cap Vert .
C'est ainsi qu'un nouveau volcan situé sur la
dorsale, l'île Surtsey, a surgi au sud de l'Islande
en 1963. Les rifts continentaux évolués, creusets
de nouveaux océans (Afar, Rift Valley de
l'Afrique orientale), ont, après une phase alcaline
de pré-ouverture, un volcanisme du même type.
2. Zones de subduction
Les zones d'affrontement de plaques (zones de
subduction) sont le siège d'un volcanisme, de
type calco-alcalin, andésitique, beaucoup plus
brutal et associé à une forte séismicité. C'est, en
particulier, le volcanisme de la « ceinture de feu
» du Pacifique. En fait, trois possibilités peuvent
se présenter :
-affrontement de deux plaques océaniques. Par
exemple, la subduction de la plaque Atlantiqueouest sous la plaque Caraibe détermine le
volcanisme de l'arc des Petites Antilles
(montagne Pelée à la Martinique, Soufrière à la
Guadeloupe...). Ce volcanisme d'arc se retrouve
autour du Pacifique nord (Aléoutiennes) et ouest
(Tonga, Mariannes, Indonésie) ;
-affrontement d'une plaque océanique et d'une
plaque continentale. C'est le cas de la
subduction de la plaque Pacifique-est sous la
plaque
sud-américaine,
génératrice
du
volcanisme andin ;
-suture de deux plaques continentales. D'après
certains auteurs, le volcanisme de subduction
pourrait se faire sentir longtemps encore après la
cicatrisation de l'affrontement. Les meilleurs
exemples en sont apportés par la subduction de
la plaque Afrique sous l'Europe (volcanisme
méditerranéen) et celle de la plaque indienne
sous l'Asie (volcanisme himalayen).
La nature des plaques qui s'affrontent intervient
dans la composition des produits volcaniques
émis.
Le volcanisme des Rocheuses, en particulier
celui du parc de Yellowstone (Wyoming) serait
aussi la relique d'une subduction, mais pour
d'autres serait celui d'un « point chaud » : c'est à
deux types de volcanisme (subduction et «
points chauds ») qu'appartiennent la plupart des
grands édifices qui comptent d'ailleurs parmi les
montagnes les plus élevées du globe:
Aconcagua, point culminant des Amériques
(7010m),
Kilimandjaro,
point
culminant
d'Afrique (6010m), Mont Mac Kinley en Alaska
(6200 rn), point culminant de l'Amérique du
Nord, Ararat (5 156 rn), Popocatepetl (5 452 rn).
La montagne la plus haute du globe est en fait le
Mauna Kea, volcan des Hawaï, haut de 4 200
met dont la base repose par plus de 5000 rn de
fond, soit au total près de 10000 rn. La
montagne la plus élevée du système solaire
connue est le volcan du mont Olympe, sur Mars,
haut de 25 km, dont la base (600 km de
diamètre). couvrirait plus de la moitié du
territoire de la France.
3. Points chauds
Les « points chauds », « plumes » ou « panaches
» sont des régions apparemment fixes où se
manifeste un volcanisme dont l'origine est
encore mal connue (régions stagnantes situées
au creur des cellules convectrices du manteau où
le flux de chaleur est particulièrement intense.
Sur 120 points chauds recensés, un peu plus de
la moitié sont situés sous les continents, en
particulier sous l'Afrique. L'Etna, le Piton de la
Fournaise (île de La Réunion), les îles Hawaii et
peut-être les volcans du Massif Central
appartiennent à ce type où la composition des
laves est variable depuis le pôle tholéitique
jusqu'au pôle alcalin et où les manifestations
sont effusives (Hawaï) à explosives (Yellowstone).
Lorsqu'un point chaud se trouve sous une
dorsale, par exemple Tristan da Cunha sur la
ride nord-atlantique, il égrène un chapelet de
volcans au fur et à mesure que se dévide le «
tapis roulant » de la plaque océanique: ride de
Walvis côté Afrique et ride de Rio Grande côté
Amérique. Lorsqu'une plaque océanique passe
au droit d'un point chaud, elle s'imprègne d'une
surcharge volcanique qui peut donner naissance
à une longue cicatrice (chaîne de l'Empereur qui
court sur près de 3 000 km au N .-O. de la
grande Hawaï), ou créer une épaisse et lourde
chape que la plaque traîne ensuite sur son dos
(trapps du Dekkan pris en charge par la plaque
indienne au Crétacé lorsqu’elle passa au-dessus
d’un « panache » de l’océan Indien, et qu’elle a
conservé tout au long de sa migration
ultérieure).
B. LES GRANDS TYPES D’ACTIVITE
VOLCANIQUE.
Au début du xxe siècle, le minéralogiste
Alfred Lacroix a distingué quatre types d'activité
volcanique, ce qui ne signifie pas quatre types de
volcans parce qu'un même type d'activité peut
donner des combinaisons diverses et que des
volcans simples s'opposent, comme nous le
verrons, à des volcans complexes.
En principe, du premier au quatrième type, la
température et la fluidité de la lave diminuent, la
nature des roches émises devient plus acide, les
explosions se font plus violentes, la proportion
des matériaux solides rejetés l'emporte de plus
en plus sur la proportion des matériaux liquides.
Type 1. Type hawaïen: Le type hawaïen est
caractérisé par des épanchements de laves très
fluides, toutes les autres manifestations
(explosions, projections, formation d'un cône de
scories) restant fort rares. L'éruption est
continue, en ce sens que le cratère est un lac
dont la lave bouillonne des années entières et
s'en épanche de temps à autre par débordement
ou par une fissure (fig.b). Leur base peut
atteindre 100 km de diamètre.
Les types les plus parfaits et les mieux étudiés
sont représentés par les volcans des îles Hawaï,
comme le Mauna-Loa, qui dépasse 4100 m, ou
le Kilauea ( 1235 m) leurs cratères se sont
cependant vidés. Le Nyamlagira et le NiraGongo, au Kivu (Afrique Centrale), l'Erta Alé,
dans la corne de l'Afrique, la Fournaise, à la
Réunion, appartiennent au même type.
fig. b : volcan « bouclier» de type hawaïen
Il a existé dans le passé des volcans
encore plus fluides que le volcan hawaïen et que
l’on pourrait nommer « ultra-hawaïens ». Des
volcans de la fin du Secondaire ou du Tertiaire
ont épanché, plus par des fissures que par des
cheminées centrales, en tout cas sans créer de
hauts reliefs, des écoulements très abondants et
très fluides de basaltes, se recouvrant les uns les
autres et ensevelissant des régions entières sous
de véritables innondations de laves. On a parlé
dans leur cas de Flood basalts, « basaltes
d’innondation ».
*
Type2. Type strombolien : Le mode d'activité
strombolien (du nom du volcan Stromboli, une
des îles Lipari, situé au Nord de la Sicile) est
également continu; le cratère contient de la lave
fluide, mais, de temps à autre, le volcan projette
une colonne de gaz et de pierres (fig.c).
Habituellement, ces explosions ne présentent
aucun danger, les matériaux retombant dans le
cratère même, mais sont très fréquentes
(plusieurs par heure) ; elles sont particulièrement
spectaculaires la nuit. En dehors du cratère, les
matériaux vont glisser sur une pente d'éboulis,
comme la Sciara del fuoco du Stromboli. Aux
périodes de paroxysme, la lave peut s'épancher
par effusion. Par extension, on appelle éruption
strombolienne celle qui émet, en volume à peu
près égal, des scories et des laves, même si
l'activité (ce qui est le cas général) n'est pas
continue. Les matériaux rejetés par une éruption
strombolienne sont donc des laves ou des
scories.
Ces écoulements se figent en amoncellements de
cendres et de ponces plus ou moins soudés
appelés ignimbrites.
Les coulées vulcaniennes de lave sont rares et
peu étendues: elles se solidifient très vite, même
sur des pentes rapides; elles sont formées de
laves peu fluides, telles que les rhyolites.
fig. d: éruption de type vulcanienne
fig. c : structure d’un stratovolcan de type strombolien
*
Types 3 et 4. Types vulcanien et péléen : Mieux
vaut abandonner le nom de vulcanien et parler,
pour l'ensemble du 3e et du 4e type, de volcans
«explosifs». Il faut, d'autre part, introduire dans
la classification des modes d'activité qui étaient
restés inconnus ou jugés accessoires par Lacroix.
Type3.Types explosif :
Le type vulcanien tire son nom du volcan
Vulcano, situé dans la plus méridionale des îles
Lipari. La lave, nettement moins fluide que dans
les types précédents, se solidifie très rapidement;
aussi la cheminée se bouche-t-elle entre chaque
éruption et l'activité se réduit-elle alors à
quelques émissions latérales de vapeurs
soufrées. Le paroxysme éruptif est au contraire
très violent: la lave est alors pulvérisée en
cendres ou projetée sous la forme de ponces
(laves très bulleuses), avec peu de matériaux
grossiers. Ces émissions peuvent s'effectuer de
deux façons: ou par projection d'un panache en
parasol d'où retombent les matériaux fins, ou par
écoulements en aérosols à ras de terre (fig.d).
*
Au type moyen représenté par le type
vulcanien, B.Gèze rattache les pôles gazeux
(volcan Krakatoa ou Vésuve = type plinienne),
solide ( montagne Pelée = type péléen) et liquide
( Katmaï = type katmaïen).
*
Le type péléen tire son nom de la montagne
Pelée, à la Martinique, rendue tristement célèbre
par son éruption de 1902. La lave, même si elle
a été émise à forte température, est très
visqueuse (rhyolite, domite, dacite). Les
éruptions sont séparées par de longs intervalles.
Elles commencent par une phase préliminaire
caractérisée par des émissions de fumées et de
cendres ; puis une gigantesque explosion se
produit, émettant un panache comme dans une
éruption vulcanienne et en même temps, des
nuées ardentes sont émises par le sommet
éruptif ou par des fissures latérales (fig.e). Elle
détruit tout sur son passage, renversant les murs
et, de plus, brûlant les arbres. C'est la nuée
ardente qui en 1902 a détruit Saint-Pierre, à la
Martinique (fig.k).
Ensuite se produit une intumescence. ou
extrusion de lave pâteuse, qui peut soit donner
un dôme, soit se transformer en aiguille à la
verticale de la cheminée. L'aiguille craque en se
solidifiant et s'éboule par fragments.
fig. f: volcan de type doméen
fig. e: éruption de type péléen
*
Le type katmaïen (du Katmaï en Alaska)
constitue, comme le péléen, un modèle de
volcan heureusement exceptionnel. On n’a
jamais pu suivre une éruption katmaïenne dont
on ne connaît que deux exemples nets dans le
monde, celle du Katmaï en 1912 et celle d’un
volcan sans nom des îles Aléoutiennes.
L’éruption pulvérise dans l’atmosphère la lave
liquide et surtout l’écume superficielle qui
résulte du dégazage brutal, comparable, toute
proportions gardées, à la façon dont peut se
vider
une
bouteille
de
champagne
insuffisamment refroidie. Cette sorte d’aérosol
retombe suffisamment rapidement pour que ses
éléments se ressoudent les uns aux autres
donnant naissance aux tufs soudés ou
ignimbrites, bien connus de volcans anciens
mais restés longtemps inexpliqués. Des
fumerolles s’échappent durant longtemps
(plusieurs dizaines d’années pour le Katmaï :
cinq ans après l’éruption, elles étaient encore si
abondantes que les premiers explorateurs
donnèrent au champ d’ignimbrites le nom des
« Dix-milles fumées »). Il s’agit habituellement
de laves très acides : rhyodacites ou trachytes.
*
Le type doméen : c’est un type péléen qui passe
au cumulo-volcan. La lave particulièrement
acide et visqueuse, comme la domite, trachyte
très clair, est incapable de s’écouler et forme une
extrusion pâteuse qui s’écroule au fur et à
mesure en brèches de pente constituant un
gigantesque dôme sans cratère (fig.f). Dans la
chaîne des Puys (Auvergne) outre le Puy-deDôme qui les domine de 200 m, le Petit Suchet,
le Clierzou et le Sarcouy ou Chaudron sont des
volcans doméens.
*
Le type phréato-magmatique est un dernier type
explosif de volcan est à considérer, bien qu’il
n’ait pas réellement d’édifice volcanique visible
en surface. Si le magma volcanique chaud, en
montant, rencontre, près de la surface, une
masse d’eau, il la vaporise brutalement, ce qui
produit une explosion violente, même si la lave
n’est pas acide. Avec le temps, la depression
ainsi creusée se remplit généralement d’eau.
Ainsi se forment les maars, comme le lac Pavin
en Auvergne.
C. LES PRINCIPAUX TYPES
D’ERUPTIONS.
Les descriptions précédentes donnent
une idée de la variété des éruptions volcaniques.
Celles-ci sont en rapport avec la nature du
magma sous-jacent (fluidité, richesse en gaz,
importance des pressions) qui commande, de
plus, les types d’édifices qui en sont la
conséquence. On peut ainsi, d’après le type
d’édifice que l’on rencontre dans les volcans
« éteints », déduire le type d’éruption.
Nous distinguerons deux types majeurs
d’éruptions : fissurales et punctiformes.
1/ Eruptions fissurales
Sans explosions :Il s’agit de fissures de l’écorce
déversant des laves très fluides : les basaltes des
Coirons, les tholéiites des Trapps du Dekkan
(fig.g), les coulées libyques, celles du Tertiaire
d’Irlande sont dues à des éruptions de ce type.
Avec explosions limitées : C’est ce qu’on peut
appeler le type islandais : en 1783 la fissure
« Laki » de 30 km de long émit plus de 12 km3
de laves qui s’étendirent sur 565 km². Le
volcanisme fissural des dorsales océaniques est à
l’origine de la croûte océanique, et a pour
conséquence l’expansion du fond des océans.
*
°Les éruptions paroxysmales :
Très souvent, il s'agit d'une éruption
avec formation d'une caldeira ou destruction de
l'ancien cratère: mont Saint Helens en 1980
(fig.h) ou Vésuve (79, 1906). On a affaire alors à
une éruption de type « plinien » du nom de la
description par Pline de l'éruption de 79 du
Vésuve. Mais le Vésuve avait eu antérieurement
déjà de tels accès, comme le montre l'existence
de la Somma, édifice antérieur à l'éruption de
79.
Le type extrême est l'éruption péléenne avec
phénomène de nuées ardentes et lave semisolide. amenant la formation d'une aiguille de
protrusion.
fig. g : trapps du Dekkan
*
2. Eruptions punctiformes
Ce sont les « vrais
l'imagination populaire.
distinguer :
» volcans de
Encore faut-il
°Les éruptions explosives :
Une explosion unique et violente
volatilise un volume de matériaux important, pas
forcément volcanique: cela donne les maars de
l'Eifel, les cratères-lacs du Massif Central
(Pavin, Issarlès), la caldeira du Krakatoa ( 1re
phase). Au Krakatoa, 16 km3 ont été projetés
dans les airs. Le terme caldeira (littéralement «
chaudron » ) rappelle la forme de la cavité qui se
constitue.
fig. h: éruption paroxismale ( Mt St Helens)
°Les éruptions permanentes (sans phases
paroxysmales importantes) :
Ce sont celles des volcans en activité
constante ou pénéconstante. Les uns donnent des
cendres, telle Fuji San (Japon) : il s'agit alors de
produits provenant de laves relativement peu
liquides. C'est un type assez peu courant.
D'autres donnent des cônes mixtes, la lave
débordant du cratère à intervalles, entre lesquels
le cône se recouvre de lapillis et de bombes: le
Stromboli est un excellent exemple; d'autres
enfin donnent presque uniquement des laves très
fluides: telle Kilauea des îles Hawaï.
*
D . PRODUITS REJETÉS PAR LES
VOLCANS
Ce sont les produits des magmas et leurs
dérivés: gaz, laves, projections.
Un volcanisme quiescent ou en voie
d'extinction se manifeste par les solfatares, les
fumerolles, les moffettes. Les sources thermales
sont parfois liées à ce volcanisme agonisant.
(voir F.Manifestations connexes)
1. Magma
On appelle magmas en volcanologie des
silicates qui existent dans et sous la croûte
terrestre et contenant des gaz en solution et des
cristaux en suspension. L'abondance de ces
derniers est liée à la température du corps
magmatique, et ils peuvent manquer dans les
magmas surchauffés. .
L'ascension de ces magmas vers la surface
provoque des modifications d'ordre physique
liées à la variation de pression hydrostatique et
de la pression de vapeur des gaz dissous. T.A.
Jaggar distingue :
L 'hypomagma ou magma de profondeur: il n'y a
pas de gaz libres en raison de l'importance de la
pression hydrostatique.
Le pyromagma, vésiculeux, avec une phase
gazeuse libre: c'est l'équivalent de la mousse de
la bière ou du champagne. Le dégagement de
gaz se produit au fur et à mesure de l'ascension
du magma vers la surface, et leur combustion
élève la température de la lave. Le type extrême
aboutit à l'éruption ignimbritique.
L'épimagma, le magma dégazé, pauvre en gaz;
le stade ultime est la lave qui s'écoule
calmement à la surface soit en lacs soit en
coulées (le terme lave s'applique à la fois au
liquide plus ou moins fluide et à la roche
résultante après refroidissement).
2. Gaz
La vapeur d'eau constitue 90% du gaz: cela n'a
rien d'étonnant si on considère que même les
granites contiennent en moyenne 1 % d'eau, soit
25 millions de tonnes par km3. .
Le dioxyde de carbone CO2 vient ensuite avec
parfois une certaine abondance connexe de
l'oxyde de carbone CO, ce dernier cas
impliquant une oxydation incomplète.
L 'hydrogène n'est pas rare, surtout dans les
magmas basiques, tandis que le méthane CH4
est sporadique.
L'ammoniac et l'azote sont fréquents dans les
fumerolles de coulées ayant recouvert de la
végétation: l'origine organique n'est, dans ce cas,
pas douteuse. L'acide chlorhydrique est très
fréquent, bien que rare dans les magmas
basiques des Hawaï.
L'acide sulfhydrique HS2 est relativement rare.
Le soufre est par contre courant sous forme de
vapeur de soufre, qui se dpose dans les
solfatares, ou de gaz sulfureux S2.
Le bore est exceptionnel, et sa proportion
atteint rarement celle qu'il a dans l'eau de mer.
Les soffioni de Toscane sont à cet égard une
exception (ces soffioni ne peuvent d'ailleurs pas
être considérés comme d'origine réellement
volcanique).
La presence de gaz dissous favorise la fluidité
et diminue la température de solidification de la
lave; leur évacuation dans l'atmosphère
provoque la consolidation rapide : une lave
basaltique riche en gaz continue à couler à des
températures de l’ordre de 800°C. Lorsque la
lave est solidifiée après expulsion des gaz, il faut
la chauffer à des températures plus élevées de 3
à 400 oC pour la liquéfier à nouveau. Il faut
attribuer partiellement cette particularité au fait
que la combinaison de certains gaz avec
l'oxygène de l'air dégage de la chaleur
(pyromagma). Les émanations de gaz peuvent
être catastrophiques; ainsi au lac Nyos
(Cameroun) une nappe de CO2 de 1 km3 fit
1800 victimes en 1986.
3.Coulées
Les laves : La température des laves naissantes
est rarement très supérieure au point de fusion :
suivant la nature de la lave, la proportion de gaz
contenus, elle varie des 600 °C aux environs de
1 200°C. Les laves basiques sont généralement
les plus chaudes, mais de plus, elles sont, à
température égale, habituellement plus fluides
que les laves acides.De sorte qu'on peut dire en
première approximation que les laves basiques
coulent comme de l'eau, les laves acides étant
généralement visqueuses. La vitesse d'un
courant de lave varie beaucoup avec la distance
et la pente: on a vu des vitesses de 70 km/h mais
cela est tout à fait exceptionnel; 15 km/h sont
déjà rares.
La surface des coulées peut revêtir des aspects
divers, mais qui se ramènent à deux types
principaux :
°Les coulées à surface irrégulière (appelées
encore aa), celles à surface lisse. L'aspect
hérissé est celui de nombreuses coulées des
volcans d' Auvergne, appelées cheires dans le
pays. Cet aspect chaotique, où la surface très
irrégulière, est parsemée d'épines, d'aiguilles et
petits pinacles de lave (hornitos), est dû à un
dégagement tumultueux des gaz au moment de
l'étalement de la coulée. Aplanies par l'altération
superficielle, les coulées basaltiques anciennes
sont appelées planèzes (Velay, Cantal, Aubrac).
°Les laves acides donnent des coulées souvent
irrégulières, avec des blocs isolés, mais sans
épines ou aiguilles. Les éboulis de surface,
prenant naissance dès la sortie de la lave, sont
très importants pour peu que la pente soit raide,
ce qui est souvent le cas en raison de la viscosité
de la lave: le Puy-de-Dôme, gigantesque « pâté »
de trachyte est ainsi presque entièrement couvert
d'éboulis.
semble-t-il, perpendiculaire à la surface de
refroidissement; ils sont caractéristi- ques de
coulées s'étant solidifiées alors qu'elles étaient
déjà arrêtées; ils sont en somme liés à des lacs
de laves, ou à des dykes. Les orgues de la
Chaussée des Géants (Irlande), ceux de la Grotte
de Fingal (Ile de Staffa en Écosse), ceux de Bort
en France sont particulièrement connus. Les
prismes des laves acides semblent au contraire
fréquemment allongés suivant la direction de
sortie de la base.
°Les coulées à surface lisse (fig.i) donnant
l'aspect souvent qualifié de « cordé » sont
appelées encore pahoehoe (prononcer paoihoï)
l'impression est celle de goudron ayant coulé en
bourrelets. La lave restée fluide en profondeur
sous une pellicule superficielle déjà visqueuse
explique cet aspect caractéristique.
fig. j : Orgues basaltiques (Islande)
fig. i: coulée « pahoehoe » épanchée du piton de la
Fournaise (Réunion, mars 1976)
*
°Emises sous l'eau, les coulées de lave fluides
présentent un faciès très particulier désigné sous
le nom de pillow lavas (littéralement laves en
oreillers) : il s'agit de sortes de coussins ovoïdes
de quelques décimètres de diamètre, parfois
passablement aplatis, et empilés les uns sur les
autres.
°Un dernier aspect classique des coulées
basaltiques (mais qui se retrouve dans d'autres
laves, même acides) est l'aspect cannelé ou
prismatique, connu sous le nom d' orgues. Les
orgues (fig.j), à section fréquemment hexagonale
et alors très régulière, sont connues en bien des
points du globe: l'axe des prismes est toujours,
*
Lahars : Une place particulière doit être faite
aux lahars, coulées boueuses, toujours hétérogènes, transportant des matériels détritiques, des
cendres, des lapillis. Coulant à grande vitesse en
raison de leur fluidité, ils sont particulièrement
dangereux. C'est ainsi qu'en 1985, après
l'éruption du Nevada del Ruiz (5200 rn), un
lahar fit plus de 20 000 victimes à Armero, 120
km au N.-O. de Bogota (Colombie). C'est
souvent lorsqu'il y avait un lac de cratère, ou une
couverture de neige qui fond rapidement lors de
l'éruption, que ce phénomène se produit. Les
lahars
anciens
sont
restés
longtemps
énigmatiques. Ils sont plus ou moins équivalents
des mud flows des volcanologues de langue
anglaise.
4. Projections ou tephra
Ce sont des fragments projetés par la
détente des gaz: la taille va de quelques
dixièmes de mm à plusieurs m3. Souvent, il
s'agit de verre tels les cheveux de Pélé, parce que
le refroidissement a été presque intantané,
parfois des phénocristaux existant dans le
magma originel (galets d'olivine par exemple),
parfois de fragments de laves précédemment
solidifiées ou de fragments de roches
sédimentaires ou ignées arrachées aux parois de
la cheminée. Ces roches, altérées par la cuisson,
se retrouvent en enclaves dans les coulées.
On peut distinguer les bombes et blocs, les
lapillis, les cendres.
Blocs et bombes : Il s’agit de projections de
taille variable, mais par définition supérieure à
32 mm.
Les blocs sont anguleux, projetés à l’état solide.
Les bombes au contraire ont été à l’état pâteux,
la pâte enrobant parfois un noyau solide. Leur
forme est assez variable : certaines sont
fusiformes, ayant pris cet aspect par
tournoiement : la lave était encore pâteuse.
D'autres, globuleuses, ont leur surface craquelée
par suite d'inégalités de retrait au cours du
refroidissement: ce sont les bombes en croûte de
pain. D'autres enfin s'aplatissent à l'arrivée au
sol (bombes en bouse de vache).
Lapillis et cendres : Au dessous de 32mm de
diamètre, les projections sont dites lapillis. Ce
sont des fragments irréguliers, souvent bulleux
et vésiculeux, constitués par une assez forte
proportion de verre. Ceux des volcans
d’Auvergne sont exploités sous le nom de
pouzzolanes. Les ponces sont une variété très
poreuse dont la densité moyenne est inférieure à
1.
Les fragments de lave volcanique de diamètre
inférieur à 4mm sont qualifiés de cendres. Le
nom est impropre car il ne s’agit pas de produit
de combustion. Au dessous de 0,2mm ce sont
des poussières.
Ces matériaux sont projetés en panache, avant
de de retomber.C’est une pluie de cendres qui a
enfoui les villes de Herculanum et de Pompéi en
79.
Ignimbrites,
déferlantes :
nuées ardentes, surges ou
Les ignimbrites sont des
écoulements pyroclastiques souvent hétérogènes
(blocs, ponces et cendres) ressoudés après leur
épanchement. Il n’y a pas différence majeure
avec les nuées ardentes, sinon que les dépôts de
ces dernières ne comportent pas de gros blocs.
Ce sont des nuées foncées , composées de blocs
et de cendres enveloppés par de la vapeur d’eau ;
chaque bloc reste isolé, ils ne se choquent pas
entre-eux car la vapeur d’eau plus ou moins
chargée de cendres forme entre-eux un matelas.
La nuée ou l’écoulement descend en roulant sur
le sol à des vitesses variant entre 100 et 600
km/h, précédée par une onde aérienne
comparable au « souffle » des avalanches.
C’est une nuée qui détruisit en 1902 SaintPierre, à la Martinique (fig.k).
Les surges ou déferlantes, intermédiaires entre
les nuées et les retombées, ont un écoulement
turbulent donnant des dépôts à laminations,
stratification entrecroisées, et un relief
tourmenté.
fig. k:la ville de St Pierre détruite
E. LES RELIEFS VOLCANIQUES
1° Le cône volcanique simple : Un cône
volcanique simple est une accumulation de
scories, c’est-à-dire de matériaux rejetés à faible
distance par une cheminée volcanique ; il résulte
d’une éruption courte, de quelques jours à
quelques mois, comme on l’a vu pour le volcan
Paricutin, surgi en 1943 à l’ouest de México.
Au sommet des cônes s’ouvre un cratère. Les
matériaux éjectés par le cratère sont en général
projetés juste à sa limite extérieure. Ils
descendent par gravité sur les flancs dont la
pente correspond à l’équilibre du talus de
gravité, à environ 35 degrés.
2° Les autres formes de cônes volcaniques : Il
existe une grande variété de formes de cônes :
Cônes accolés : Il s’agit de cône qui s’érigent
selon un ligne, en général il suivent une ligne de
fracture.
Ex. Famille Pavlof (Alaska)
Cônes adventifs : Des cônes volcaniques
secondaires peuvent se former sur les pentes
d’un cône principal.
Ex. Puy de la Nugère (Auvergne)
Cônes emboîtés concentriques : Un cratère se
créer dans un cratère plus grand.
Ex. Kilimandjaro (Tanzanie)
Cratère égueulé : Lors d’une éruption une partie
du cône s’est pulvérisé.
Ex. Puy de la Vache (Auvergne)
3° Les appareils volcanique en creux : Les
caldeiras sont des cratères géants de quelques
km à quelques dizaines de km, à contour
circulaire ou elliptique.Ces cratères sont produits
par l’effondrement de la partie centrale des
volcans, la chambre magmatique sous-jacente
ayant été en partie vidée par des éruptions. Ex.
Caldeira de Haute Dordogne formée par
l’effondrement du strato-volcan du Sancy.
On trouve aussi des caldeiras d’explosion, crées
par les successions d’explosions qui font sauter
toute une partie de volcan. Ex : Maar du lac
Pavin (Auvergne)
4°
Erosion
différencielle et
formes
vocaniques hypogées:
Inversion de relief : Les coulées résistent bien
dans leur ensemble. Leur érosion aboutit à
l'inversion du relief volcanique. A l'origine, une
coulée suit la ligne de plus grande pente
puisqu'elle est liquide et qu'elle obéit à la
gravité. Elle tend donc à occuper les fonds de
vallées où elle peut d'ailleurs perturber le réseau
hydrographique, barrant les vallées affluentes de
celle dans laquelle elle s'épanche et formant
ainsi des lacs de barrage volcanique (exemple: le
lac d'Aydat en Auvergne). Mais elle ne tarde pas
à être mise en relief parce que le terrain sur
lequel elle s'établit est pour ainsi dire cuirassé
par elle, et que l'érosion travaille plus aisément
dans les roches non volcaniques de part et
d'autre. Ainsi, la coulée, qui occupait les points
bas, devient une partie haute de la région.
Lorsqu’elle est fragmentée en buttes isolées à
sommets plats,on l’appelle mesas, mot espagnol
qui signifie tables. Les plateaux triangulaires,
correspondant à des coulées de laves disséquées,
lors du creusement des vallées sont appelés
planèze.
L'érosion différentielle travaille aussi par
déchaussement car elle dégage des laves
souterraines en travaillant rapidement dans les
roches non volcaniques ou dans les cendres qui
les enrobaient. Elle dévoile ainsi des structures
internes.
L'érosion fait apparaître, en effet, les racines des
volcans.
Cheminées volcaniques: necks et dykes : Le
fond du cratère, dans les cas les plus classiques,
communique évidemment avec la chambre
magmatique: c'est la cheminée. Elle est
naturellement inexplorable dans les volcans
actifs, mais, dans les volcans anciens, on peut
parfois l'étudier : souvent même (Rocher SaintMichel au Puy-en-Velay) elle subsiste seule, le
cône de cendres ayant été plus aisément déblayé
par l'érosion que la masse colmatée et bréchoïde
qui s'était solidifiée dans la cheminée. On donne
le nom de neck (fig.l) à ces aiguilles de structure
hétérogène lorsqu'elles sont en relief. Sinon, ce
sont les diatrèmes qui sont parfois à l'origine de
maars avec projection d'une émission gaz-solide,
les pépérites.
fig. l :block diagramme d’ un culot de lave,neck
1 :Lave
2 :marnes
Les travaux miniers en Afrique du Sud ont
montré que les necks passent en profondeur à
des dykes (fig.m), c'est-à-dire à des colonnes ou
murs verticaux de lave homogène solidifiée
(c'est le cas du Val d'Enfer, sur les flancs du
Sancy en Auvergne) : cela implique que le
magma monte par une fissure, puis au voisinage
de la surface du sol, une explosion due à la
pression des gaz découpe un trou plus ou moins
circulaire qui constitue la cheminée. Dans
certains cas, l'effondrement des caldeiras peut
être associé à des dykes circulaires, ringdykes
des géologues anglais (Irlande du Nord et
l'Écosse).
des formations de profondeur aux volcans
classiques.
F. MANIFESTATIONS CONNEXES
1. Fumerolles et solfatares. Soffioni. Moffettes
fig. m : block diagramme d’un dyke
*
Sills, laccolites, plutons : Les laves n'arrivent
pas toujours à la surface. Elles peuvent alors
s'insérer dans des systèmes de diaclases ou entre
les couches (fig.nA et oB).
Le terme de sills est réservé à des coulées
interstratifiées,
moulage
d’un
plan
stratigraphique
séparant
deux
couches
sédimentaires, qui représentent en somme la
trace de volcans avortés (filons-couches).
La solfatare de Pouzzoles (près de Naples) peut
être prise pour type. Le volcan n'émet plus, par
de nombreux points du cratère, que de la vapeur
d'eau surchauffée ( 130 à 165 OC) à laquelle
s'ajoute du dioxyde de carbone et de l'hydrogène
sulfuré. L'oxydation de ce dernier par l'oxygène
atmosphéritque provoque un dépôt de soufre
libre.
Les soffioni de Toscane sont une variété de ce
type d'activité volcanique: il s'agit de jets de
vapeurs d'eau à une température élevée (120 à
210 °C) sous une pression de quelques
atmosphères. Ils déposent des borates exploités
industriellement et fournissent de l'énergie
électrique: on provoque actuellement leur
jaillissement par sondages. Ils sont liés à la
présence d'un batholite à faible profon- deur,
sans qu'il y ait des édifices volcaniques
importants à proximité. Ils se rapprochent par
bien des points des geysers.
fig. n : Sill
*
L'insertion dans les couches sédimentaires d'un
vaste ensemble de roches éruptives, soulevant en
dôme les roches sédimentaires, constitue un
laccolite.
Les moffettes sont des émanations de gaz
carbonique à la température ordinaire. On cite
toujours en exemple la Grotte du Chien de
Royat, où un chien mourait asphyxié sans que
l'homme debout soit incommodé, ceci en raison
de la forte den- sité du dioxyde de carbone qui
se rassemble au voisinage du plancher de la
grotte
2. Geysers
fig. o : Laccolite
*
Mais il s'agit là de roches microgrenues ou
même grenues qui s'apparentent aux coupoles de
granite ou batholites. L'ensemble de ces
formations qu'on a tendance à désigner sous le
nom générique de plutons montre la transition
Les geysers (fig.p) sont des sources très chaudes,
jaillissantes, à caractère intermittent. Les plus
connus se rencontrent en Islande, aux Açores,
dans le parc de Yellowstone (Wyoming, ÉtatsUnis), en Nouvelle-Zélande.
Le jaillissement peut atteindre plusieurs dizaines
de mètres (fig.p), le record étant le Waimangu
(NouvelleZélande) qui projetait 800 tonnes d'eau à 460
mètres d'altitude, mais qui est éteint depuis
1904, par suite d'un abaissement de niveau d'un
lac voisin. La période (intervalle entre deux
jaillissements) varie de quelques minutes à
plusieurs semaines et elle peut varier pour un
même appareil: en 1772 le grand geyser
d'Islande avait une période d'une demi-heure. Un
siècle après elle était de vingt jours.
L'eau contient généralement une forte proportion
de silice, de carbonate de sodium, de chlorures
et sulfates de K, Mg, Na. La silice se dépose sur
les bords du trou en une roche particulière, la
geyserite.
L'origine des éruptions doit être cherchée dans la
surchauffe de la partie inférieure d'une colonne
d'eau: lorsque la pression de la vapeur
surchauffée dépasse la pression de la colonne
d'eau, il y a projection violente.
BIBLIOGRAPHIE
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l’Univers, sous la direction de DANIEL J.Y., Vuibert, Paris, 1999.
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fig. p : Geyser, Yellowstone
PERILLEUX E., THOMAS P., BiologieGéologie 4è, Nathan, Paris, 1988.
POMEROL Ch., RENARD M., Eléments de
géologie, A. Colin, 1998.
RITTMANN A., Les volcans et leur
activité,Paris, Masson, 1963.
Table des matières
A. RÉPARTITION DU VOLCANISME
.................................................................. 2
Table des illustrations
fig. a : Répartition mondiale des volcans
actifs .................................................. 2
fig. b : volcan « bouclier» de type hawaïen4
B. LES GRANDS TYPES D’ACTIVITE
VOLCANIQUE........................................ 4
C. LES PRINCIPAUX TYPES
D’ERUPTIONS........................................ 6
fig. c : structure d’un stratovolcan de type
strombolien ........................................ 5
fig. d: éruption de type vulcanienne............ 5
fig. e: éruption de type péléen .................... 6
fig. f: volcan de type doméen...................... 6
D . PRODUITS REJETÉS PAR LES
VOLCANS ............................................... 7
fig. g : trapps du Dekkan............................ 7
fig. h: éruption paroxismale ( Mt St Helens)
........................................................... 7
E. LES RELIEFS VOLCANIQUES ..... 10
F. MANIFESTATIONS CONNEXES .. 12
TABLE DES MATIERES ..................... 14
fig. i: coulée « pahoehoe » épanchée du
piton de la Fournaise (Réunion, mars
1976).................................................. 9
fig. j : Orgues basaltiques (Islande) ........... 9
fig. k:la ville de St Pierre détruite............. 10
TABLE DES ILLUSTRATIONS .......... 14
fig. l :block diagramme d’ un culot de
lave,neck .......................................... 11
fig. m : block diagramme d’un dyke.......... 12
fig. n : Sill ................................................ 12
fig. o : Laccolite....................................... 12
fig. p : Geyser, Yellowstone...................... 13
FIN