Partie 2 | lesvolcans

II. Les Volcans Effusifs

1) Caractéristiques et fonctionnement

Les volcans effusifs résultent de la formation d’un cône volcanique et sont composés d'un cratère autour duquel sont accumulées des couches successives de laves et de produits solides projetés comme par exemple les bombes et les lapilli* .

Ce sont des éruptions des types hawaïens, surtseyens, ou même dans certains cas des éruptions de type strombolien. Cette activité est fréquente sur les dorsales océaniques et pour la plupart des volcans isolés. Voici les différents types d'éruptions effusives :

Le type Hawaïen

La lave qui est très fluide et approche les 1100°C et jaillit du cratère comme une fontaine vers le ciel et forme des coulées de laves en retombant sur les flancs du volcan. Ce dynamisme n'est généralement pas dangereux,. Les pentes sont généralement très douces. Le nom vient bien évidement de l'archipel américain d'Hawaï. Le VEI varie de 0 à 1. E

Le type surtseyen

Le type surtseyen est aussi connu comme "le canon à poussière". Son nom vient du volcan du Surtsey en Islande. Il explose à cause du contact de l'eau avec les laves, produisant des poussières et des cendres. C'est un des sous-type du volcan hawaiien.

Le type strombolien

La lave visqueuse et dense, est projetée sous la pression des gaz par explosion. Des fontaines de lave sont également produites, mais elles contiennent plus de matériaux solides (cendres, lapilli, bombes...). La lave refroidit rapidement près du sommet ce qui explique que les flancs soient très abrupts. Le nom vient du volcan Sicilien Stromboli. Le VEI varie de 1 à 2.

Les laves basaltiques* représentent plus de 90 % des laves des volcans effusifs. Ce sont des laves très fluides. Cette fluidité est directement en rapport avec leur teneur en silice qui est nulle ou insignifiante .
Dans ce type de volcan on parle d'un magma basique. Il est très pauvre en silice* , en effet seulement 40 à 50%. La silice est la forme naturelle du dioxyde de silicium (SiO2) qui entre dans la composition de nombreux minéraux. Ce magma est très chaud, environ 1200°C et il à tendance à se comporter comme un liquide. De plus il ne retient pas les gaz, qui font jaillir la lave en fontaine et qui finit en coulées rougeoyantes . La vitesse d'écoulement est rapide, environ 80 km/h.

Il existe 2 types de coulées :

1) Les coulées issues d'éruptions fissurales

Les coulées fissurales sont des épanchements de lave qui se produisent le long de fissures et donnent des basaltes* de plateau. Elles peuvent couvrir de très vastes étendues, à la surface de la terre et sont responsables de la formation de ce que les géologues appellent des trapps, c'est-à-dire des empilements de coulées successives de lave qui constituent après érosion un gigantesque escalier.

Fissure éruptive du Mauna Loa

2) Les coulées issues d'éruptions ponctuelles

Il s'agit de coulées qui s'échappent du cratère ou des flancs d'un volcan. Les éruptions dites hawaïennes se caractérisent par une lave très fluide et à haute température. La lave jaillit en fontaines le long des fissures qui peuvent atteindre plusieurs centaines de mètres de haut et se répandent ensuite en coulées. Elles forment des volcans aux pentes douces appelés des "volcans-boucliers" * .

Fontaine de lave du Mauna Loa

On en distingue généralement trois types :

» Les volcans des points chauds :

Les laves qu'ils produisent sont extrêmement fluides au point de s'écouler comme le ferait une coulée boueuse très liquide, c'est-à-dire avec des vitesses de l'ordre de 40 à 60 km /h. Le plus souvent, les coulées de lave s'effectuent à des vitesses inférieures à 10 km/h.

» Les volcans situés sur le rift* :

Un rift est une région où la croûte terrestre constituant une plaque tectonique s’amincit en formant en surface un fossé d'effondrement (appelé graben) sous l’action de forces d’étirement. Le Nyiragongo ou l'Erta-Ale dont les cratères renferment un lac de lave en sont de bons exemples.

» Les volcans des zones de subduction :

Les volcans effusifs dans ces zones sont rares. Mais quelques volcans émettent une lave basaltique, riche en silice et relativement fluide. Généralement, ces volcans ont à la fois une activité effusive et une petite activité explosive de type strombolienne.

Volcan effusif

D'une manière générale, les volcans effusifs sont donc peu dangereux car il est très facile de se mettre à l'abri d'une coulée de lave. Au contraire, ils ont un fort impact sur les pertes matérielles, les modifications paysagères et les atteintes aux infrastructures.

Petite expérience

Afin de mieux comprendre le fonctionnement des volcans effusifs, nous avons réalisé une expérience. Celle-ci consiste à modéliser le type de lave des volcans effusifs.

Pour ce faire, nous avons utiliser un protocole très simple composé :

d'un mélange de 150 mL d'eau, de liquide vaisselle et de vinaigre
de plusieurs cuillerées de bicarbonate de soude

Nous avons tout d'abord mis le bicarbonate de soude,

Ensuite nous avons vers le mélange dans le volcan,

Et la lave est sortie du volcan !

Nous avons donc réussi à prouver que la lave des volcans effusifs est fluide et avance lentement ce qui prouve que ce type de volcan n'est pas très dangereux pour les Hommes.

Notre Expérience d'un volcan effusif

2) Conséquences sur l'environnement et les Hommes

Dans l'Histoire, les coulées de lave ont causées beaucoup de pertes matérielles toutefois, elles ont entraînées peu de pertes humaines. Ainsi, elles ne représentant que 0,4 % des décès dû aux éruptions volcaniques de 1600 à 1900 après J-C (ce qui représente un peu plus de 1 000 personnes), et 0,3 % au XXe siècle (285 personnes). Ces risques se traduisent par des accidents isolés, mais fréquents.

» Les risques pour les hommes qui ont été rencontrés sont :

- Les plus fréquents ont été le cas de touristes passant à travers une coulée qui n'est refroidie qu'en surface (comme à Hawaii) où les personnes inconscientes suffoquent jusqu'à la mort par manque d'oxygène ;

- D'autres se sont fait encercler par deux coulées qui se sont rejointes (même avec de faibles vitesses)

- Le danger est plus important lorsqu'une coulée traverse une zone humide car il existe des explosions phréatiques* liées au contact entre la lave et l'eau, le danger augmente grandement quand la vitesse des coulées est très rapide.

» Les risques de pertes matérielles sont considérables pour 2 raisons :

- La fréquence des coulées et la difficulté de les arrêter. Par exemple, les coulées de type aa* de 1906 du Vésuve avançaient très vite et rasaient tout sur leur passage (plusieurs villages ont été ainsi rayés de la carte).

- La grande densité des constructions dans les zones menacées (ex : Etna, Vésuve, Mauna Loa) avec plus de 500 millions de personnes qui vivent non loin d'un volcan dans le monde.

3) Un exemple: Le Mauna Loa

Caractéristiques du Mauna Loa

Le Mauna Loa est un terme hawaïen signifiant littéralement « longue montagne ». C'est le plus grand et le plus volumineux volcan du monde (42500km3). C'est un volcan « rouge », donc effusif, actif situé au États-Unis dans l'archipel d'Hawaï. Il a une hauteur de 9000 m en prenant en compte les fonds océaniques. Son sommet est d'une largeur de quarante kilomètres. C'est le deuxième plus haut sommet de l'île d'Hawaï. Le climat du Mauna Loa est à l'origine du développement de nombreuses espèces que l'on ne trouve que dans cette région.

Carte géographique de la position du Mauna Loa (île d’Hawaï)

Le Mauna Loa est né d'un point chaud* , qui a aussi donné naissance au îles d'Hawaï. Un point chaud est, en géologie, un endroit à la surface d'une planète qui a une activité volcanique régulière. Nous pouvons voir la répartition de ces points chauds sur la Terre sur la carte ci-dessus représentés par les points oranges :

Ce point chaud est caractérisé par la remontée d'un magma très pauvre en silice, donnant en surface des laves basaltiques extrêmement fluides, généralement de type pāhoehoe ou ʻaʻā.*

Silice

Le Mauna Loa est un volcan bouclier c'est à dire une montagne vaste à faible pente. Il a en son centre, un large cratère rempli de lave fluide, appelé lac de lave car c'est un volcan effusif. Un volcan bouclier peut s'éteindre. Il ne reste alors plus qu'un large trou, ou un lac acide. En éruption, un volcan bouclier peut devenir très impressionnant, voire dangereux s'il rejette des cendres et de l'acide dans l'atmosphère.

Avec celles du Kīlauea, les éruptions du Mauna Loa ont servi à définir le type hawaiien, caractérisé par l'émission de coulées de lave fluide, la formation de lacs et de fontaines de lave, le tout rarement accompagné d'explosions violentes.

La présence du Mauna Loa a des conséquences sur le climat local et donc sur l'environnement. La quasi-totalité des éruptions du Mauna Loa sont d'indice d'explosivité de 0 ou 1. Seules quelques éruptions dérogent à ce cas général (par exemple entre le 17 février et le 11 mars 1852, quand une éruption d'indice d'explosivité volcanique de 2 émet d'importants volumes de lave accompagnés d'explosions, ou encore du 27 mars au 22 avril 1868 quand de grandes coulées de lave et des explosions d'indice d'explosivité volcanique de 2 entraînent des tsunamis qui provoquent des dégâts matériels et des morts).

Depuis le 19e siècle la moyenne de ses éruptions est d'environs 5 fois par ans. La dernière éruption du Mauna Loa a eu lieu le 25 mars 1984. L'éruption de 1950 fut la plus intense des éruptions enregistrées sur le plan du débit.

L'éruption de 1950

Au total, 33 éruptions du Mauna Loa ont été documentées depuis 1843.

L'éruption de 1950 est la plus intense des éruptions documentées, elle s'est épanchée (Accumulation gazeuse ou liquide) sur 20 km et elle a émis 376 millions de mètres cubes de lave en 23 jours (soit autant que l'éruption de 1859 mais en dix fois moins de temps ou encore deux fois moins que l'éruption de 1876 mais en cinquante fois moins de temps) ses laves ont atteint la mer en moins de 4 heures. Mais depuis l'éruption précédente, la pression est restée élevée et les séismes ont été fréquents. L'éruption le 1er juin 1950, les premières laves sont arrivées en 20min, des fontaines de laves ont propulsées de la matière en fusion de 45 et 60m de haut, parfois jusqu'à 90m. En moins de trente heures, 85 coulées différentes ont dévalées vers l'ouest sur une longueur comprise entre 8 et 24 km. Les scientifiques estiment la vitesse de la progression de la coulée de lave entre 16 et 48 km/h. En quinze heures la coulée a parcouru huit kilomètres. La dernière coulée du huit juin, l'activité volcanique au niveau du rift disparaît 23 jours après le début de l'éruption.

Eruption de 1950

L'éruption de 1984

La dernière éruption en date est celle de 1984.

Elle commence le 25 mars et s'arrête le 15 avril 1984 puis elle se termine définitivement neuf ans plus tard. Mais l'on peut observer une augmentation de l'activité sismique trois ans avant l'éruption jusqu'à un paroxysme* le 16 novembre 1983 avec des secousse de 6,6 sur l’Échelle de Richter* , le 24 mars 1984 , le rythme des secousses atteint 2 à 3 secousses par minute puis finalement un jet de matière en fusion est expulsé de la caldeira de Mokuʻāweoweo le 25 mars.

C'est une éruption d'indice d'explosivité volcanique* de 0, d'un volume de lave de 220 millions de m3 qui est émis sous la forme de coulées. Puis entre le 26 et 29 mars, des coulées menacent la ville mais finalement elles s'arrêtent à 4 kilomètres de la banlieue et à 3 kilomètres de la prison. Il y a alors un ralentissement de la coulée grâce :

- aux digues (les coulées sont déviées et divisées en plusieurs coulées secondaires)

- aux pentes douces

- à la végétation dense

- à la faible température

- à la viscosité de la lave

Tous ces facteurs permettent de stopper définitivement l'éruption et les coulées au bout de trois semaines.

L'Activité sismique* est faible jusqu'en 2002 où il y a une inflammation soudaine du volcan qui est détectée et un éloignement du mur de la caldeira* qui est mesurée à un rythme de cinq centimètres par ans ce qui indique une montée de magma. Il y a une série de profonds séisme qui se déroulent pendant la seconde moitié de 2004 (avec une fréquence de une secousse par jour en juillet à quinze en fin d'année puis elle revient à une fréquence modérée). Bien qu'intermittents, ces indices laissent à penser que la probabilité d'une nouvelle éruption dans les années à venir est forte.

Risques et conséquences pour l'environnement

du Mauna Loa

Les éruptions volcaniques provoquent rarement des catastrophes à Hawaï. La seule victime connue d'une éruption depuis le début du XXe siècle est morte en 1924, il y a eu une explosion inhabituelle qui projeta des éjectas sur les spectateurs de l'éruption. Plusieurs villes et villages ont été bâtis non loin du volcan sur d'anciennes coulées de lave qui peuvent dater de moins de deux cents ans ce qui a entraîné une forte probabilité pour que de futures éruptions endommagent des installations humaines.

Les risques qu'endures les populations autour du Mauna Loa sont de deux ordres.

- En premier lieu, les coulées de laves qui avancent généralement à la vitesse de la marche qui présentent peu de danger pour les vies humaines mais peuvent occasionner beaucoup de dégâts matériels. Deux des éruptions du Mauna Loa ont détruit des villages : en 1926, le village de Hoʻōpūloa Makai a été ravagé par une coulée de lave et en 1950, la plus importante éruption du Mauna Loa jamais observée a émis des coulées de lave qui sont allées jusqu'à la mer et qui ont rayées ce petit village de la carte. La brève mais intense éruption de 1984 a menacé la ville de Hilo (construit sur d'anciennes laves de 1880 et particulièrement exposé à de futures coulées) sans toutefois atteindre aucun bâtiment.

- En second lieu, un éboulement soudain et massif des flancs du volcan est une possibilité qui représente un risque rare mais beaucoup plus grand. De profondes failles permettent à des pans entiers de la montagne de glisser progressivement, l’événement le plus connu étant l'effondrement de Hillina en 1975.Parfois, un fort tremblement de terre peut entraîner un glissement de terrain souvent suivi d'un tsunami. La baie de Kealakua se situant le versant nord-ouest du Mauna Loa, a été créée de la sorte. Une cartographie sous-marine* a révélée de nombreux glissements de terrain le long de la chaîne hawaiienne et deux tsunamis géants ont été identifiés : l'île de Molokaʻi a subi un raz-de-marée il y a 200 000 ans et Lānaʻi a été frappée par un tsunami de 300 mètres de haut il y a 100 000 ans.